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《武汉理工大学》 2005年
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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

信思金  
【摘要】:光纤光栅传感器以具有长期稳定性等独特的特性在各工程领域得到了广泛的应用,为结构健康监测信号的精确采集提供了条件。小波分析是近年来大力发展的新的信号处理工具,以其时频局部化的特性使信号可实现在频域和时域内同时进行分析和处理,从而为结构损伤识别的实现奠定了基础。本文从光纤光栅传感器制作入手,对光纤光栅信号解调技术、结构动力响应特性的分析技术、结构损伤特征量的提取方法、耦合神经网络模型的建立和结构损伤识别的实现进行了探索性研究。 提出了使光纤光栅增敏的加工制作技术,并研究了光纤光栅在载氢和未载氢情况下的光致折射率的变化及其对光栅特性的影响,同时研制了埋入式和粘贴式两种新型光纤光栅应变传感器及其工程应用技术,重点研究了粘贴式光纤光栅应变传感器的静、动态特性。 分析和比较了目前所采用的光纤光栅解调技术,提出采用基于边缘滤波器的光纤光栅高速解调技术作为本次研究中的解调方法,介绍了该解调技术的解调原理,探讨了该解调方法的关键技术,并用实验验证了该解调技术的可行性。 推导了智能复合材料简支板在静力作用下的应力应变关系,研究了智能复合材料板在动载荷作用下的形变,导出了四边简支板的一阶固有频率和高阶固有频率的解析解;用有限元分析软件建立了四边简支板的有限元模型,模拟了四边简支板在损伤前、后的固有频率和自由振动模态。 阐述了小波包分析技术的原理和方法,对小波基的选取原则进行了分析和探讨,确定了小波基函数DbN中的N以及小波包分解尺度j;从模式识别的观点对结构损伤识别进行了分析,分析了小波包信号能量特征提取的方法。利用小波包多分辨率的特点,提出了以小波包信号成分能量特征向量为结构损伤识别的损伤特征指标。 对BP算法的学习训练过程进行了详细推导,在此基础上,针对多传感器数据采集和处理的特点,构建了耦合神经网络模型,提出了采用耦合神经网络的方法来实现多传感器数据采集的结构损伤识别。采用小波包变换技术对结构不同区域的传感器信号进行特征量提取,并以BP算法为基础,构造了三个耦合神经网络模型,分步实现了结构损伤的确认、定位和定量。以智能材料四边简支板结构模型实验为例,对四边简支板结构在32种损伤工况下的测试数据进行小波包变换,提取损伤特征指标作为耦合神经网络的输入样本,对一级网络进行了学习训练,并以一级神经网络的输出作为二级神经网络的输入样本,进行二级网络的训
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB381

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 芦吉云;光纤光栅在智能结构动态监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2009年
2 刘荣梅;基于界面分析的光纤智能复合材料结构强度性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 高雪清;光纤光栅感温火灾探测方法的研究[D];武汉理工大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 关柏鸥,余有龙,葛春风,刘志国,董孝义,谭华耀;一种高分辨率的光纤光栅传感解调技术[J];光学学报;2000年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢霞;邱冠雄;姜亚明;刘良森;王鹏;;多向纤维缠绕复合材料圆筒的研制[J];工程塑料应用;2006年10期
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3 戚振彪;齐慧;廖军;蒲道杰;;电子式电流互感器的研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期
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10 巩宪锋,王长松,郭转运,吕可诚;FFP边带滤波技术研究[J];半导体光电;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 戚振彪;齐慧;廖军;蒲道杰;;电子式电流互感器的研究[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
2 刘长武;吴鑫;陈泽辉;;基于光纤微弯传感的三维物理模型应力测量技术[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
3 雷平顺;薛力芳;何军;曾华林;付跃刚;周燕;;ZEMAX在多模光纤准直器设计中的应用[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 曹宗杰;金延中;唐健;于洋涛;陈荣明;;基于结构动力学对某型机翼结构损伤识别的研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
5 程载斌;王志华;马宏伟;;结构损伤探测技术及研究进展[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
6 郑辉;王甲世;宋书涛;郑学军;;纳米压痕结合有限元法确定横观各向同性薄膜的力电耦合参数[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
7 张石磊;陈少峰;王焕定;王伟;;损伤识别指标的模糊层次分析[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)[C];2010年
8 徐明政;孙延辉;;石油工业光纤光栅传感技术的研究与应用[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
9 庄卫星;金轶群;;FTTH用高强度抗弯曲单模光纤[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
10 史巍巍;胡婷婷;;光纤光栅探测超声波的研究现状浅析[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱晓亮;波导型微结构光纤与标准光纤的耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张勇;布里渊光纤陀螺有源腔关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 吕文磊;压差式光纤矢量水听器基元与测试技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 左远志;熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性[D];华南理工大学;2010年
7 史青;光子晶体光纤及其在传感领域的应用研究[D];南开大学;2010年
8 姜萌;光纤CRDS流体传感的理论与实验研究[D];南开大学;2010年
9 石洗凡;大幅面古画高保真数字获取关键技术研究[D];浙江大学;2010年
10 凌张伟;基于临界折射纵波和表面波的压力容器压力测量方法研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡霁;基于匹配法的嵌入式光纤光栅温度传感系统[D];南昌航空大学;2010年
2 王铁柱;基于硅基波导声光移频器理论与技术的研究[D];长春理工大学;2010年
3 贾林涛;折射率调制光纤气体传感系统设计与研究[D];郑州大学;2010年
4 左伟丽;连续掺镱光子晶体光纤激光器理论和实验研究[D];郑州大学;2010年
5 韩书新;光纤陀螺用保偏光纤及光纤环测试方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 孙巧英;光纤陀螺捷联系统振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 马茜;准分布式光纤布拉格光栅温度监测系统的研究[D];大连理工大学;2010年
8 陈顺章;基于LabVIEW的风力机叶片振动监测系统开发[D];长沙理工大学;2010年
9 王甲世;纳米压痕法确定横观各向同性压电薄膜的力电耦合系数[D];湘潭大学;2010年
10 梁文涛;一种求解三维弹性问题有限元方程的并行DDM预条件子[D];湘潭大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾汉民,彭维周;碳纤维—环氧树脂复合材料界面效应的研究[J];工程塑料应用;1983年01期
2 卓仲畅,于永森,赵志勇,马玉刚,张健,钱颖,郑伟,张玉书;取样光纤光栅温度特性及其温度补偿封装[J];半导体光电;2003年05期
3 吴衍记,彭昱,黄显林;光纤陀螺用Y波导半波电压的测试方法研究[J];半导体光电;2005年04期
4 杨红,陶宝祺,梁大开,邱浩,曹振新;树脂基复合材料中埋入大直径光纤性能的研究[J];玻璃钢/复合材料;2000年05期
5 郑安呐,胡福增;树脂基复合材料界面结合的研究I:界面分析及界面剪切强度的研究方法[J];玻璃钢/复合材料;2004年05期
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8 江毅,陈伟民,杨礼成,黄尚廉;光纤光栅用于应变/温度传感初探[J];传感技术学报;1997年03期
9 关柏鸥,刘志国,开桂云,葛春风,董孝义;光纤光栅温度传感器[J];传感技术学报;1999年02期
10 谢建宏,张为公;智能材料结构的研究与发展[J];传感技术学报;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10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 吴永红;光纤光栅水工渗压传感器封装的结构分析与试验[D];四川大学;2003年
3 张向东;光纤光栅传感技术及在油气井中的应用研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2004年
4 郑玉婴;Kevlar纤维增强尼龙6复合材料界面层的设计及其结构性能研究[D];福州大学;2005年
5 崔晟;光纤拉曼放大器的性能优化理论与设计方法研究[D];西安电子科技大学;2004年
6 吴晓冬;光纤Bragg光栅应变传感技术及其应用研究[D];浙江大学;2005年
7 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
8 董杰;复杂结构在冲击和振动加载下动态响应分析[D];中国科学技术大学;2006年
9 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
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 梅加纯;编码式光纤光栅的制作与应用研究[D];武汉理工大学;2004年
2 王芝斌;结构损伤的小波包分析[D];大连理工大学;2004年
3 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
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 徐元哲;王乐天;刘雪冬;李波;;电力电缆接头测温系统的设计[J];高电压技术;2009年12期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 祁耀斌;基于光纤传感的危险环境安全监测方法和关键技术的研究[D];武汉理工大学;2009年
2 吴薇;大容量光纤光栅传感解调系统的研究与应用[D];武汉理工大学;2009年
3 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10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 王闵;电力电缆光纤光栅测温系统的研究与应用[D];武汉理工大学;2010年
7 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
8 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
9 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
10 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
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 关淑英;玻璃钢声纳罩透声性能试验研究[J];玻璃钢;1983年05期
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10 关柏鸥,葛春风,余有龙,刘志国,董孝义;基于温度梯度的光纤光栅啁啾调谐[J];光子学报;1998年10期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王青春;李维安;王勇;;基于差分吸收法光纤瓦斯传感器的研究[J];煤炭工程;2007年09期
2 胡长华;魏尚信;;白鹤梁题刻水下保护工程安全监测系统设计研究[J];长江工程职业技术学院学报;2006年04期
3 高族国;万树志;;感温光纤光栅传感器及其在原油储罐中的应用[J];安全、健康和环境;2008年10期
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7 姜德生,信思金;光纤光栅智能混凝土材料与结构试验技术的研究[J];中国水泥;2004年08期
8 郑荣升;林开群;张永生;谢志国;任明亮;许立新;明海;刘建国;刘文清;;聚合物光纤传感器及其在环境污染监测中的应用[J];大气与环境光学学报;2006年04期
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10 冯王碧;周次明;;光纤光栅感温火灾探测技术研究和应用[J];消防科学与技术;2007年02期
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1 唐俐;丁利华;吴付岗;吴俊;汤紫锋;;基于光纤光栅的微小位移测量[A];四川省电子学会传感技术第九届学术年会论文集[C];2005年
2 丁勇;施斌;吴智深;;岩土工程监测中的光纤传感器[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
3 周勤峰;徐铁峰;;光纤光栅传感网络系统[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2007年
4 刘立;陈伟民;章鹏;吴俊;刘浩;;基于光纤光栅的缆索锚固区索力测量传感器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
5 于秀娟;余有龙;张敏;廖延彪;赖淑蓉;;不锈钢片封装光纤光栅传感器用于钢结构应变测量的研究[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
6 刘彬;何士雅;;光纤光栅准分布式传感网络[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
7 张铭;杨德兴;;一种光纤光栅式飞机驾驶杆力传感器[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
8 关致和;周宏山;邵海涛;赵先龙;阮锐;;光纤光栅在海洋测绘中应用研究[A];2000年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2000年
9 黄锐;蔡海文;方祖捷;陈高庭;;调节光纤光栅参数的一种新方法[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
10 徐明政;孙延辉;;石油工业光纤光栅传感技术的研究与应用[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 乐天编译;编织一张更好的Web[N];计算机世界;2007年
2 Silvio Lauckner;只需少量元件的USB温度传感器[N];电子资讯时报;2008年
3 本报记者 刘锋;水乡深处的发明专业户[N];科技日报;2009年
4 于寅虎;我国传感器未来命系产业化[N];中国电子报;2004年
5 记者  毛黎;美计划试验新的海啸预警系统[N];科技日报;2006年
6 潘金宽;战场地面传感器的发展趋势[N];战士报;2010年
7 梁燕蕙 DigiTimes;美光推出800万像素产品[N];电子资讯时报;2006年
8 周童;注重实时取景的数码单反[N];计算机世界;2008年
9 范渝民;帮你了解全画幅[N];中国消费者报;2009年
10 成都 胥绍禹 摘译;移动人体传感器[N];电子报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 张锦龙;基于光纤光栅的传感和解调技术研究[D];北京邮电大学;2009年
3 沈永良;基于旋光色散效应的光纤光栅传感解调方法研究[D];黑龙江大学;2012年
4 陆玉春;闪耀光纤光栅复模理论和半导体激光器线阵光纤束耦合技术研究[D];北京交通大学;2010年
5 陶珺;基于线阵光电探测器的光纤光栅传感解调系统的研究[D];武汉理工大学;2009年
6 王月明;光纤光栅传感产业化技术研究及应用[D];武汉理工大学;2009年
7 沈小燕;光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究[D];天津大学;2010年
8 倪娟;光纤光栅在微波光子学中的应用[D];浙江大学;2011年
9 颜玢玢;特殊结构光纤光栅理论与应用技术[D];北京邮电大学;2010年
10 倪凯;光纤光栅制备及传感应用研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈竹;新型光纤光栅振动传感器解调技术研究[D];武汉理工大学;2004年
2 王金明;便携式乳品蛋白仪的研制[D];吉林大学;2007年
3 张昕明;光纤光栅传感信号解调技术[D];黑龙江大学;2002年
4 李科;光纤光栅传感器的研究[D];太原科技大学;2008年
5 康彦深;基于DSP的光纤光栅温度检测系统设计与实验研究[D];山东大学;2010年
6 周勇;光纤光栅城轨计轴技术[D];武汉理工大学;2010年
7 程立伟;磁光光纤光栅的偏振相关特性研究[D];电子科技大学;2010年
8 李崇真;磁光光纤光栅的双折射特性与磁可调性研究[D];电子科技大学;2011年
9 魏文星;基于ARM的嵌入式光纤光栅振动检测系统[D];山东大学;2010年
10 程洁琳;基于变迹光纤光栅的慢光孤子特性理论研究[D];北京邮电大学;2011年
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