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《南京航空航天大学》 2009年
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光纤光栅在智能结构动态监测中的应用研究

芦吉云  
【摘要】: 光纤Bragg光栅(FBG)传感器具有传、感一体的独特优点,可以在同一根光纤上布置许多传感点,构成分布式传感系统,适合于制作结构的健康监测网络,因此,光纤Bragg光栅在智能结构健康监测领域具有非常广阔的应用前景。本文对光纤Bragg光栅应用于智能结构的动态信号进行监测。研究了动态信号的采集方法、信号特征量提取及定位算法,构建了一个具有冲击载荷自诊断功能的光纤智能结构系统。同时,对光纤Bragg光栅传感器应用车架结构健康监测进行了初步研究。 文中主要研究工作内容有以下几个方面: (1)对光纤Bragg光栅的光谱进行了仿真,研究了光栅长度与折射率调制周期改变情况下,FBG的反射、透射光谱。对光纤Bragg光栅的应变传感特性进行了实验研究,得到了光纤Bragg光栅中心波长的变化量与应变成线性关系的结果,所以可以通过监测光纤Bragg光栅中心波长的变化来监测结构的应变。 (2)为对光纤Bragg光栅动态信号进行监测,提出了一种基于双长周期光栅的光纤Bragg光栅的高速解调系统。双长周期光栅是由两个中心波长一致的长周期光栅构成,利用长周期光栅的带阻滤波特性,获得光纤Bragg光栅反射光经双长周期光栅调制后的出射光,通过光电探测器监测光强的改变量来反推光纤Bragg光栅中心波长的变化。解调系统采用全光纤技术,结构紧凑、精度高,具有较好的线性输出。 (3)对基于光纤Bragg光栅网络的振动、冲击监测方法进行了研究。多个光纤Bragg光栅传感器复用构成分布式光纤传感网络作为光纤智能结构的神经系统,通过对光纤Bragg光栅中心波长的分析,实现了该结构的振动、冲击响应监测。对不同冲击点,传感器监测的冲击响应信号进行了分析。 (4)提出一种冲击载荷定位算法,对传感器采集的冲击响应信号进行特征提取,采用小波包分析方法提取冲击响应不同频段内的信号能量特征指标。将模态频率对应的能量值作为样本,采用支持向量回归机对有限样本数据建立回归模型,实现了复合材料试件的冲击载荷定位。 (5)将光纤Bragg光栅应用于汽车车架结构健康监测领域,研究在不同工况下,车架受到的动态载荷情况。通过车架振动实验、整车瞬态冲击实验和路面实验对车架振动情况进行分析。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP274.4

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 田恒;基于FBG传感器的碳纤维复合材料固化残余应力研究[D];武汉理工大学;2012年
2 刘宏月;光纤光栅传感器在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 袁磊;基于光纤光栅传感的机械振动检测与实验研究[D];武汉理工大学;2011年
2 王晓洁;基于光纤光栅传感器的沥青路面性能监测研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 李堃;动态结构健康监测系统研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 宁素娟;具有传感和驱动功能的碳纤维柔性蒙皮研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 王晓钢;基于光纤传感系统的可变体机翼静动态特性研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 熊涛;基于FPGA的高速光纤光栅解调仪的硬件电路设计[D];武汉理工大学;2012年
7 叶婷;飞机起落架300M钢材料典型结构的健康监测研究[D];南京航空航天大学;2012年
8 孙玮;基于FPGA的飞机起落架典型结构健康监测系统研究[D];南京航空航天大学;2012年
9 周怡妃;基于光纤Bragg光栅的湿度及主动监测系统的研究[D];南京航空航天大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 贾宏志;光纤光栅传感器的理论和技术研究[D];中国科学院西安光学精密机械研究所;2001年
2 信思金;基于光纤光栅和小波包分析的智能材料与结构损伤识别研究[D];武汉理工大学;2005年
3 梁磊;光纤光栅智能材料与结构理论和应用研究[D];武汉理工大学;2005年
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5 董晓马;智能结构的损伤诊断及传感器优化配置研究[D];东南大学;2006年
6 谢建宏;压电智能结构损伤检测及其传感器优化配置的研究[D];东南大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 朱海涛;轻型货车动态性能仿真分析及结构优化[D];吉林大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严云;江毅;Christopher K.Y.Leung;;用光纤光栅测量混凝土中钢筋的腐蚀——第一部分:基本原理与加速试验的结果[J];四川建筑科学研究;2005年06期
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9 张海涛;高洪;查为民;孟舒;;具有LQG控制器的主动悬架半车模型动力学分析与仿真[J];安徽工程大学学报;2012年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 周绮凤;林成德;罗林开;彭洪;;一种基于黎曼度量的训练样本类不平衡SVM分类方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 刘志斌;金连文;;候选字静态生成技术及其在两级LDA汉字识别中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 顾小军;杨世锡;钱苏翔;;基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 梁禹;王义刚;王娜;;基于支持向量机的电力电子电路故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 贺妍;张晓燕;李海滨;刘科元;刘志彬;段志信;;履带车辆的动力学建模与仿真[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵莹;半监督支持向量机学习算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王永军;含形状记忆合金复合结构振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
9 杨宁;计算机辅助卷烟配方设计关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
10 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
2 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
3 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
5 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
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7 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
8 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
9 田文娟;基于支持向量机的人民币序列号识别方法的研究[D];山东科技大学;2010年
10 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈立军;武凤琴;张欣宇;杨建;李荣先;;环氧树脂/碳纤维复合材料的成型工艺与应用[J];工程塑料应用;2007年10期
2 刘增华;吴斌;李隆涛;何存富;王秀彦;;管道超声导波检测中信号选取的实验研究[J];北京工业大学学报;2006年08期
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1 解江;杨智春;;柔性后缘自适应机翼的设计制作与实验分析[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年
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1 李桂东;复合材料构件热压罐成型工装设计关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 孙九霄;基于布拉格光栅传感的复合材料固化及冲击损伤监测研究[D];武汉理工大学;2011年
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7 恽斌峰;布拉格光纤光栅传感器理论与实验研究[D];东南大学;2006年
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10 吴飞;基于光纤光栅的多力参数测量及信号分析技术的研究[D];燕山大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 包玉龙;基于荧光强度比的光纤布拉格光栅温度应变传感器[D];北京交通大学;2010年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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2 周怡妃;基于光纤Bragg光栅的湿度及主动监测系统的研究[D];南京航空航天大学;2012年
3 朱紫贵;结构监测技术在海上重大件运输中的应用研究[D];大连海事大学;2013年
4 苗雅男;基于热芯缠绕工艺的张力控制系统设计[D];哈尔滨理工大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【相似文献】
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10 黄波,周荫清,谭立英,马晶;温度及应力变化对光纤光栅布喇格波长的影响[J];光纤与电缆及其应用技术;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 艾菲;光纤光栅孤子缓存特性的研究[D];北京邮电大学;2009年
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4 何杏芳;光纤光栅在非均匀温度场中光谱特性的研究[D];燕山大学;2009年
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6 相艳荣;光纤光栅的理论和制作工艺的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 赵阳;80μm直径光纤光栅的制作及其特性研究[D];武汉理工大学;2006年
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9 张居梅;基于网络子结构互联理论的光纤光栅特性分析方法[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
10 俞钢;新型剪刀式光纤光栅封装和低温传感装置的研究[D];浙江大学;2004年
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