论文题目: 基于光纤光栅传感网络的健康监测技术
论文类型: 硕士论文
论文专业: 物理电子学
作者: 张金涛
导师: 余有龙
关键词: 结构健康监测,传感网络,光纤光栅,温度补偿,封装结构,波长校准,有限元分析
文献来源: 黑龙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文针对结构健康监测的实际需要,结合实验室现有仪器设备,对基于光纤光栅传感网络的健康监测技术的相关内容进行了一些研究,主要体现在以下几个方面: 1.在光纤光栅布拉格方程的基础之上,分析了光纤光栅的传感特性以及温度与应变的交叉敏感问题,提出了温度补偿原理和方法;通过微位移平台拉伸实验和温度标定实验研究了光纤光栅的应变和温度传感特性。光纤光栅的中心波长与应变和温度有着很好的线性关系,11.5pm/℃和1.12pm/με的实验结果与理论分析吻合。 2.系统地进行了光纤光栅封装用胶粘试剂的对比选取实验,确定KD504、J39和快牢达为光纤光栅封装用胶,KD504为优质胶。 3.针对结构健康监测的实际需要,从封装结构、封装材料、封装工艺及优化设计等角度出发,研制开发了金属基片式应变、温度传感器,并利用材料拉伸实验和温度标定实验对其传感特性进行了实验研究,结果表明它们是性能优良的结构表面用应变和温度传感器。 4.系统地分析了FBG—IS的工作原理,揭示了其特殊的波长校准原理;利用Labview软件开发平台对系统软件进行二次开发,实现了基于Data Socket的数据网络传输与数据远程备份功能。 5.以四点简支长方形板为对象,建立了有限元理论模型和实体模型。通过计算机模拟了其中心受力下的应变分布,并利用传感网络对其在中心荷载作用下的局部应变响应进行了监测。结果表明光纤光栅能够很好地感知简支板局部的应变变化,实验值与理论值的变化趋势基本一致。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 结构健康监测技术的研究与发展
1.3 结构健康监测用传感元件定性比较
1.4 光纤光栅传感网络用于结构健康监测
1.4.1 光纤光栅传感器
1.4.2 光纤光栅传感器网络化技术
1.4.3 国内外研究与应用概况
1.4.4 面临的问题与发展方向
1.5 本文的研究内容
第2章 光纤布拉格光栅传感特性研究
2.1 引言
2.2 光纤布拉格光栅传感器原理
2.2.1 光纤布拉格光栅结构与原理
2.2.2 光纤布拉格光栅传感特性理论分析
2.2.2.1 应力对FBG的作用
2.2.2.2 温度对FBG的作用
2.2.2.3 压力对FBG的作用
2.2.2.4 光纤光栅温度、应变交叉敏感分离技术
2.3 光纤光栅应变、温度传感特性实验研究
2.3.1 光纤光栅应变传感实验研究
2.3.2 光纤光栅温度传感实验研究
2.4 本章小结
第3章 光纤光栅传感器的封装技术
3.1 引言
3.2 胶粘试剂的对比选取实验
3.2.1 胶粘试剂、胶粘工艺
3.2.2 裸纤拉伸实验
3.2.3 裸纤对比拉伸实验
3.2.4 优质胶参考性实验
3.3 经封装的光纤光栅应变、温度传感器
3.3.1 金属基片式封装光纤光栅应变传感器
3.3.1.1 封装结构设计
3.3.1.2 封装材料的选择与封装工艺
3.3.1.3 封装传感器传感性能
3.3.2 金属基片式封装光纤光栅温度传感器
3.3.2.1 封装结构设计
3.3.2.2 封装材料的选择与封装工艺
3.3.2.3 封装传感器传感性能
3.4 本章小结
第4章 基于光纤光栅传感网络的健康监测技术
4.1 引言
4.2 FBG-IS系统工作原理
4.2.1 FFP—TF解调原理
4.2.2 波长校准原理
4.3 基于Data Socket的数据网络传输
4.3.1 基于Data Socket的网络功能实现方法
4.3.2 监控系统软件二次开发
4.3.2.1 实验系统
4.3.2.2 系统程序设计
4.4 用光纤光栅传感网络监测简支板局部应变
4.4.1 简支板内应变分布的有限元分析
4.4.2 实验结果及讨论
4.5 本章小结
结论
致谢
攻读学位期间发表论文
参考文献
独创性声明
发布时间: 2005-09-23
参考文献
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