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基于光纤模斑的应变传感器研究

楚鹏  
【摘要】:在工程检测、测量中,结构的应变、应力是非常重要的参数,对结构的寿命、状态进行评估时,往往都需要测量其在不同载荷情况下,关键位置的应变情况。因此,在当今传感器家族中,应变传感器占有相当的比重。 随着光纤技术的发展,利用光纤传感器实现对应变的测量成为一个热点。本文提出了一种以光纤模斑为基础的应变测量方法,并利用该方法进行了相关的试验。 文章通过对主要的应变传感器,如:电阻应变计、光纤光栅等的了解和总结,得出这样的结论:光纤模斑传感器是一种结合了CCD数字图像处理的低成本、高灵敏度应变传感器,是应变传感器新的研究方向之一。在论述光纤模式理论基础上,推导了光纤模斑场的数学表达,得出归一化相关函数可以反映光纤应变的结论,并提出利用光纤模斑场实现应变测量的空间相关算法。在第3章中,简要介绍了数字图像处理中最基本的图像分割问题,结合本文的需要,重点介绍了几种图像阈值分割算法,和利用该算法得到的图像结果。然后详细介绍了实验过程,给出了实验结果,并利用LabVIEW软件完成图像处理、空间相关运算等后端处理工作。 在文章结尾部分,对实验过程中的不足和结果误差进行了分析、总结和讨论,为进一步的理论和实验研究工作指出了可能方向。


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