光纖Bragg光柵在智能材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用研究.pdf

1、光纖Bragg光柵的多種優(yōu)點(diǎn)使得其在智能材料結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測研究領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。本文將光纖Bragg光柵應(yīng)用于智能材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中。在研究了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)信號(hào)的采集方法、信號(hào)特征提取、沖擊載荷定位及能量等級(jí)判定算法之后，建立了一個(gè)有沖擊載荷定位及能量等級(jí)判定功能的光纖智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，并對(duì)基于光纖Bragg光柵傳感器的飛機(jī)機(jī)翼油箱表面變截面復(fù)合材料碳纖維層合板的動(dòng)態(tài)信號(hào)健康監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了初步研究。
　　 本文的主要研

2、究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：
　　 (1)對(duì)光纖Bragg光柵的應(yīng)變以及溫度傳感模型進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究，得出了光柵中心波長偏移值與應(yīng)變值成線性關(guān)系的分析結(jié)果。并對(duì)光纖Bragg光柵光譜進(jìn)行仿真，給出了柵長選擇的基本依據(jù)。要提高光纖Bragg光柵的反射率波峰，可通過提高折射率調(diào)制的深度以及增長柵長來實(shí)現(xiàn)。但實(shí)際設(shè)計(jì)光柵的過程中要綜合考慮多種參數(shù)，因此在綜合考慮后給出了本文試驗(yàn)所用的光纖Bragg光柵柵長。
　　 (2)對(duì)基于

3、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解及自回歸模型的特征參數(shù)提取方法進(jìn)行分析，得到不同沖擊位置及能量等級(jí)對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)信號(hào)特征。把提取到的特征參數(shù)作為樣本，利用自回歸模型對(duì)樣本信息建立樣本模型，進(jìn)行復(fù)合材料層合板的沖擊載荷定位及能量等級(jí)判定算法研究。提出了一種新的沖擊載荷定位及能量等級(jí)判定方法，在理論上及工程應(yīng)用中均驗(yàn)證了此沖擊載荷監(jiān)測定位及能量等級(jí)判定方法的可行性。
　　 (3)利用光纖Bragg光柵的應(yīng)變敏感特征，基于光纖Bragg光柵智能結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)信號(hào)監(jiān)

4、測，對(duì)復(fù)合材料層合板的振動(dòng)、沖擊響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行了監(jiān)控，并構(gòu)建了基于光纖Bragg光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)沖擊載荷定位及能量等級(jí)判定監(jiān)測系統(tǒng)。利用光纖Bragg光柵傳感器構(gòu)成分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)來對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的復(fù)雜應(yīng)變場進(jìn)行監(jiān)測。并結(jié)合損傷失效判據(jù)進(jìn)一步對(duì)復(fù)合材料層合極高速?zèng)_擊損傷進(jìn)行了分析，利用提出的沖擊載荷能量等級(jí)判定方法準(zhǔn)確判定了沖擊損傷的能量等級(jí)。
　　 (4)結(jié)合飛機(jī)機(jī)翼油箱的有限元分析，構(gòu)建了基于光纖Bragg光柵的飛