风电叶片是风力涡轮机关键核心部件之一,它对风力涡轮机的效率和运行安全尤为重要。光纤布拉格光栅(Fibber Bragg grating,FBG)传感器具有灵敏度高、抗腐蚀、抗电磁干扰、波长编码等优点,可用于对风电叶片进行结构状态监测。但裸FBG径小质脆使用中必须对其进行封装保护,同时,封装后的FBG需经粘贴、连接的串联后进入测试系统,上述各个环节的质量问题均会引起测试结果的不可靠。论文针对风电叶片疲劳测试试验中应变测量传感系统的FBG传感器封装、粘贴以及多个传感器连接时的材料、工艺的不确定性带来的不可靠性问题,开展FBG传感器封装工艺、传感器粘胶类型、接入方式等可靠性建模与分析。论文主要研究内容包括以下方面:第一,分析基于FBG的风电叶片疲劳测试系统的组成,确定影响传感器可靠性的环节,将各环节视为典型的串联结构环节,建立基于风电叶片疲劳测试系统的可靠性模型;基于故障模式与影响分析法(Failure Mode and Effect Analysis,简称FMEA),分析系统中每一元器件所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响,结合故障树分析法(Fault Tree Analysis,FTA),分析系统每个故障底事件的发生概率和影响程度定义权重。第二,研究FBG传感器封装工艺对其可靠性的影响,设计专用热压模具,研制采用玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastics,GFRP)封装FBG传感器,并对所研制的GFRP/FBG传感器的应变传感性能进行测试;然后,建立单个GFRP/FBG传感器的可靠性模型。第三,研究装配工艺对风电叶片疲劳测试系统可靠性的影响。考虑研制GFRP/FBG时封装材料的宽度、厚度,制作后样本的表面粗糙度,以及安装时粘胶剂等因素对GFRP/FBG传感器应变传递率的改变而影响系统可靠性。采用实验的方法,分别研究多个GFRP/FBG间通过法兰和熔接串联、GFRP/FBG传感器两端交换接入光路的光功率损耗差异,以及一根光纤上有效串联GFRP/FBG传感器的个数等对系统可靠性的影响。第四,研究环境因素对叶片疲劳测试系统可靠性的影响,采用四点弯曲疲劳试验,对封装的GFRP/FBG样本进行高低温、湿热测试,获得所研制的GFRP/FBG传感器的疲劳性能退化规律,用以对其可靠性进行评估。