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《国防科学技术大学》 2007年
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Bragg光纤光栅传感器在混凝土动态应变检测中的应用研究

陈显  
【摘要】: 随着科学技术的发展,在现代高技术条件下的局部战争中,携带有钻地弹头的精确制导武器威力巨大,成为诸如深层地下工事这样军事目标的又一巨大威胁,在这样的背景下开展防护工程的实验研究对于提高防护工程的生存能力尤为重要。混凝土是国内外防护工程中应用的主要材料,由于混凝土材料的施工环境恶劣,其应变参数难以获得,难以对侵彻武器的毁伤效应和防护工程的抗侵彻能力进行定量评估,急需对混凝土防护工程的应变参数测量技术进行研究。光纤光栅作为一种新兴的传感元件,具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、本质防爆等诸多优点。但是将光纤光栅传感器埋入混凝土中,进行动态应变测量,尚存在诸如解调、封装等工程技术难题有待解决。 本文针对上述军事需求,开展了以下技术内容的研究: 1、从理论上分析了光纤光栅应用于混凝土内动态应变测量的可行性,研究了几种光纤光栅理论分析方法以及使用数值方法模拟光纤光栅特性的问题,推导了光纤光栅的应变传感理论公式。 2、针对混凝土动态应变测量的特点设计了一套光纤光栅应变高速传感系统,主要由光纤光栅应变传感器、高速解调系统、信号调理电路和显示单元组成,分析了四种典型动态解调方式的误差,研发了一套基于线性滤波法的高速解调系统和一种碳纤维-环氧封装的光纤光栅应变传感器,在等强度梁实验装置上完成了传感器灵敏度、回差等重要参数的实验研究。 3、应用数值方法分析了动态应变下光纤光栅传感器的测量误差,计算结果表明,在应变波频率高于一个阈值时,测量误差显著增大,为确定光纤光栅应变传感器的工作频率范围提供了理论依据。 4、基于上述光纤光栅应变传感器和高速解调系统,完成了一系列实物验证实验,在完成了Hopkinson杆上应变计传感系统与光纤光栅动态应变传感系统的测量能力对比实验的基础上,进一步开展了爆炸加载下应变计传感系统与光纤光栅传感系统测量能力的对比实验,结果表明,光纤光栅传感系统与应变计传感系统测量结果非常吻合,还能够在强电磁场、爆炸应力场中正常工作,体现出了更加优越的性能。 本文研制的光纤光栅传感器以及光纤光栅传感系统完全能够应用于混凝土动态应变测量中,并基本实现了光纤光栅传感器及测量系统的工程化、实用化,达到项目研究目标,可望为我国防护工程的建设与发展提供有效的技术支持。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP274

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨莉;Brillouin OTDR在混凝土裂缝检测中的应用研究[D];昆明理工大学;2011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2条
1 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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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 王宏亮;张晶;乔学光;贾振安;王瑜;马超;;光纤光栅传感解调系统的研究进展[J];半导体技术;2007年03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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6 胡宏伟;宋浦;徐洪涛;冯海云;赵向军;;TNT和PBX炸药装药的内爆炸冲击波特性[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
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8 高乐;焦楚杰;蒋国平;魏晓峰;;混凝土的SHPB冲击试验研究进展[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2009年
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10 张熹彦;倪江生;;基于DSP的FGB波峰检测算法的研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 倪凯;光纤光栅制备及传感应用研究[D];浙江大学;2011年
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3 王静;光纤光栅多参数传感理论技术研究及在地下工程灾害监测中的应用[D];山东大学;2011年
4 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
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7 王立闻;活性粉末混凝土高温后动力学特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
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10 韩文念;光纤环腔激光腔内吸收光谱气体传感技术的研究[D];天津大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘奇;基于混合粒子群算法的ZnO镀膜光纤传感器的参数优化[D];南昌航空大学;2010年
2 任泉;基于光纤传感的细纱小张力检测技术研究[D];浙江理工大学;2010年
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4 杜宁宁;光纤Bragg光栅温度解调系统设计[D];大连理工大学;2010年
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8 张海亮;一种基于空心柱体结构的光纤Bragg光栅下旋式同轴圆筒粘度仪[D];昆明理工大学;2009年
9 吴中超;光纤声光光开关技术研究[D];电子科技大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 孙宝臣;徐华;李剑芝;杜彦良;;基于光纤网络的全分布裂缝检测技术研究[J];传感技术学报;2007年07期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘迪仁;长距离分布式布里渊散射光纤传感技术研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 南秋明;光纤光栅应变传感器的研制及应用[D];武汉理工大学;2003年
2 赵磊;Bragg光纤光栅的应力及温度传感特性研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
3 盛培军;光纤光栅应变传感器的研制[D];哈尔滨工业大学;2006年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 何青尔;李永倩;王虎;李欢;;时域反射型分布式光纤传感器性能比较及应用[J];电力系统通信;2012年08期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈永强;姚振汉;郑小平;;三维非均匀脆性材料弹性行为及破坏过程的数值模拟[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
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1 朱彤;结构动力模型相似问题及结构动力试验技术研究[D];大连理工大学;2004年
2 刘德华;超长距离分布式光纤传感技术及其工程应用[D];浙江大学;2005年
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1 周承湖;光纤光栅在建筑物应变测量中的应用[D];北京工业大学;2002年
2 南秋明;光纤光栅应变传感器的研制及应用[D];武汉理工大学;2003年
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3 彭仕玉;;光纤光栅轴向应力传感模型的研究[J];湖南理工学院学报(自然科学版);2007年02期
4 余四红;;光纤检测技术在地铁工程中的应用[J];隧道建设;2007年03期
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10 刘晖;瞿伟廉;李功标;肖纯;;光纤光栅传感系统在结构损伤识别中的应用[J];应用基础与工程科学学报;2009年03期
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3 肖德宝;王帆;吴波;;光纤光栅传感器在索力测量中的应用[A];第七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2007年
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3 记者 冯海波;暨大牵手世界顶尖实验室[N];广东科技报;2010年
4 记者 徐宁 通讯员 张涛;企业渐成技术创新“桥头堡”[N];三峡日报;2009年
5 记者 谢斌;全力推进高校成果产业化[N];湖北日报;2009年
6 曹永利;管道局召开2010年首批科研项目验收会[N];石油管道报;2010年
7 郑英;出站博士后首次留驻江阴企业[N];江阴日报;2011年
8 记者 刘长松 邓洪涛 通讯员 黎苑楚 傅丽枫;光纤传感拓荒者[N];湖北日报;2011年
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7 于效宇;基于可调谐法布里—珀罗滤波器的光纤光栅解调技术研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
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1 孟汇;光纤光栅传感器酸碱耐久性研究[D];武汉理工大学;2013年
2 赵彦文;基于光纤光栅传感器的油船结构状态监测研究[D];武汉理工大学;2013年
3 柯捷;基于布拉格光纤光栅传感器的汽车行驶跑偏测试系统的研究[D];武汉理工大学;2012年
4 张淑芳;光纤光栅传感器解调技术研究[D];河南大学;2013年
5 雷飞鹏;双光纤光栅传感器的研究[D];北京交通大学;2010年
6 郭永兴;面向边坡安全监测的光纤光栅传感器技术研究[D];武汉理工大学;2012年
7 黎建霞;提高光纤光栅传感器解调精度的研究[D];哈尔滨理工大学;2012年
8 孟展;光纤光栅传感器测量技术的研究[D];河南大学;2011年
9 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
10 全江涛;用于输电线路覆冰测量的光纤光栅传感器研究[D];华北电力大学(北京);2010年
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