一、结构健康监测用光纤Bragg光栅温度补偿研究（论文文献综述）
樊庆赓[1]（2020）在《基于光纤光栅的压力传感特性研究》文中指出压力是反应管道系统运行状态的重要参数,对管线压力进行监测是保证管道安全运行的必要条件。光纤Bragg光栅（fiber Bragg grating,FBG）是一种具有波长调制作用的光纤无源器件。经过四十多年的发展,光纤光栅因其体积小、耐腐蚀、电绝缘性好、检测精度高、抗电磁干扰能力强、易于实现复用以及可进行信号的远距离传输等优点,为实现油气管线压力监测提供了有效的解决方案。在输油气站的进站口或出站口的阀室铺设光纤光栅压力传感器,通过信号分析及解调处理,可以及时发现管道泄漏情况。本文主要研究工作如下:本文首次以方形膜片作为压力敏感元件,设计出三种不同结构的光纤Bragg光栅压力传感器。1)设计了一种基于方形膜片、钢桁架及垂直梁结构的光纤光栅压力传感器。膜片与光纤光栅分离解决了直接粘贴光纤光栅于膜片表面受力不均的现象。在02 MPa压力范围内实验表明,传感器的压力灵敏度为622.71 pm/MPa,线性相关系数为0.99996。计算后的传感器非线性误差、迟滞误差和重复性误差分别为0.3219%（FSO）,0.6639%（FSO）及0.2773%（FSO）,表明该压力传感器具有低迟滞性和良好的重复性。补偿后的传感器压力测量相对误差为1.46%,表明所设计的压力传感器可以有效地消除温度对于压力测量的干扰。2)针对工程应用中传感器结构若设计不合理会出现应力集中的现象,对所设计的传感器进行了有限元分析。仿真结果表明,结构最大应力低于材料屈服强度,传感器的设计满足工程应用要求。3)将方形膜片与悬臂梁相结合,设计出新型光纤光栅压力传感器。压力实验得到传感器灵敏度为273.72 pm/MPa,线性拟合系数为0.9992。迟滞性和重复性误差分别为0.688%（FSO）及3.368%（FSO）。恒压下实验得到压力传感器的分辨率为0.046 MPa。利用两FBG中心波长漂移量做差,得到补偿后的传感器压力测量误差占总测量范围的2%,温度补偿效果良好。4)应用有限元软件将方形膜片与圆形膜片对比分析,得出在一定压力下,方形膜片中心挠度高于圆形膜片30%,即同等条件下,以方形膜片作为压力敏感元件的光纤光栅压力传感器灵敏度高于圆形膜片式压力传感器。两种压力传感器的线性度仿真结果表明二者差异很小。5)设计了一种基于方形膜片的高灵敏度光纤Bragg光栅压力传感器。实验得到传感器压力灵敏度为-3.225 pm/k Pa,95%置信区间（CI）为[-3.288,-3.162],线性拟合系数为0.9993。计算后得到传感器迟滞误差及重复性误差较低。对实验波长数据平均值添加了误差棒。恒压下实验表明传感器的分辨率较高,为6.02 k Pa。温度补偿后的传感器压力测量相对误差为3.01%,表明可以有效地消除温度对于压力测量的干扰。6)对所建立的高灵敏度光纤光栅压力传感器的压力与应变解析模型的有效性进行了分析。通过有限元软件求解得到,方形膜片中心处的挠度与中心传力杆自由端挠度十分接近,相对误差为0.36%,所建立的解析数学模型是有效的。
郭红英[2]（2020）在《基于光纤光栅的高温固体压力传感技术研究》文中研究说明随着各类高端武器不断发展,弹药的毁伤性越来越大,使得弹药在贮存、维护以及使用的过程中,合理地保存变得尤为重要。弹药在受到意外热刺激、直接受到火焰烤燃或者在战场上受到爆炸影响后吸收大量热福射等情况下,可能出现意外引燃的危险,进而发生不可控的化学反应。当弹药受到热刺激时,弹体内压力因温度变化会急剧增加,进而发生弹体引爆的可能,这不仅会导致弹药丧失正常功能,而且可能进一步造成生命财产的严重损失。因此,对实弹进行热感度烤燃实验、弹药热安定性检测、弹内压力检测,从而了解弹内含能材料反应的剧烈程度,以及检测弹体在受热过程中弹内温度、压力的变化,对弹药系统进行安全性和环境适应性的研究,具有重要的现实意义。本文围绕面向弹药内部热安全检测中进行弹内压力监测的实际应用需求,研究了改善高温环境下光纤光栅固体压力传感性能的因素。首先,设计和构建了能够实现固体压力传感的封装结构模型,优化了传感器的温度补偿效果,并进行温度、压力以及不同温度环境下的压力标定;其次,通过对所设计传感器的温度、压力标定数据进行数据处理,提高了传感器的温度补偿效果及压力检测精度。全文的研究要点如下:（1）本文结合弹药热安全检测环境下,弹内温度、压力所呈现出的特点,系统地针对光纤光栅固体压力检测的传感机理进行了分析,建立了高温压力传感模型及温度补偿方法。通过对理论模型的仿真计算,为传感器结构及相关参数设计提供了理论支持。（2）针对封装材料在不同温度下材料参数变化的问题,通过对封装结构与材料参数的理论分析与模型仿真相结合,得出压力灵敏度在不同温度的变化趋势。通过建立高温压力检测实验平台,在不同温度环境下,对设计的传感器进行压力标定实验,验证了耐高温光纤光栅传感器进行高温压力检测的可行性,为高温固体压力检测技术提供了一种新的研究手段。（3）针对光栅解调仪转换精度问题,有效地提取光纤Bragg光栅检测数据中的静态信息以及动态信息,应用希尔伯特—黄变换对数据进行滤波、重构,提高了压力检测精度。针对传感器在检测环境中温度变化范围大,温度补偿存在偏差的特点,采用极限学习机模型,对压敏光栅及温补光栅的温度实验数据进行训练,建立波长—温度的非线性模型,预测当前实验温度,然后对压敏光栅温度数据的训练集样本进行训练,建立温度—波长的非线性模型,预测压敏的输出波长,达到了改进温度补偿方法的目的。（4）针对传感器压力灵敏度随温度出现非线性变换的特点,建立了多元回归分析模型,在对其进行了线性化处理的基础上,使用python3.6对线性化后的模型进行了求解,实现了对所有测试数据,预测压力绝对误差全部小于0.5Mpa的检测效果。
马泽楠[3]（2020）在《基于SWPA-BPNN算法的电力线路覆冰监测温度补偿研究》文中研究表明电力线路安全运行是保障社会稳定的重要因素,极端天气下的冰冻灾害会导致输电线路覆冰,所引发的各种事故不仅会对电力设施造成不可逆转的破坏,增加电力工作人员的巡检难度,而且会给各用电单位带来不可避免的经济损失,同样也会给人民群众生活带来极大的不便。电网企业对此高度重视,为保障在冰冻环境中的输电安全,研究以光纤传感器为基础的电力线路覆冰监测系统,可以有效地对事故进行识别和预警。本文根据云南电网滇东北重度覆冰地区的气象数据,以电力线路作为对象,研究覆冰厚度的理论计算模型,利用光纤传感器采集到的数据对覆冰情况进行监测。由于光纤拉力与倾角传感器均存在应变与温度的交叉敏感问题,在实际工作环境中又受到各种因素的影响,需对测量值进行必要的温度补偿。本文将温度信息与测量信息作为BP神经网络的输入,可以有效进行传感器的温度补偿,实现较高精度的电力线路覆冰厚度监测。论文主要研究工作如下:（1）电力线路覆冰等值厚度计算模型推导。在无载荷导线静力学模型的基础上依次对垂直平面、风偏平面以及存在覆冰时的平面进行力学分析,计算得到覆冰载荷与覆冰厚度值。利用ANSYS有限元仿真软件,模拟杆塔的实际位置和不同覆冰厚度下杆塔的受力情况,依据仿真结果对传感器的安装位置进行指导。（2）覆冰监测系统中光纤传感器温度补偿研究。覆冰监测系统使用的光纤光栅传感器在使用过程中存在应变和温度的共同作用,对输出结果产生一定影响。采用最小二乘法与BP神经网络算法,可以有效地解决传感器温度补偿问题。将云南电网某输电线路覆冰监测系统数据输入网络得到补偿后的覆冰厚度,与实际覆冰厚度和理论计算值进行分析以判断温度补偿的效果。（3）SWPA优化的BP神经网络温度补偿算法研究。为提高神经网络算法的寻优能力和收敛速度,给出自适应步长狼群算法和动态逼近鲸鱼算法,对改进后的算法性能进行验证。利用改进后的算法对BP神经网络中的参数进行优化从而实现覆冰厚度计算,将不同算法的计算结果进行比较,实验结果表明SWPA-BPNN是一种有效的温度补偿方法。
黄居坤[4]（2019）在《空间结构热变形与应变场分布式光纤监测方法研究》文中研究指明航空航天结构通常在多物理场复杂环境下运行,在这种极端环境下结构容易受到温度与外力作用的影响,诱发结构力学特性发生变化,导致结构的安全性与可靠性降低。因此,开展针对典型航空航天器结构热变形与应变场监测研究具有重要意义。为此,本文研究了基于光纤传感技术的结构热变形监测方法和应变监测与应变场反演方法,为结构健康状态的实时监测提供支持。主要研究工作包括以下几个方面:首先,根据光纤光栅传感机理,设计了一种以金属材料为基底,具有应变增敏特性的光纤光栅应变传感器封装。提高了光纤光栅应变传感器应变感知灵敏度,降低了应变测量误差,为航空航天器结构应变高精度监测提供了技术支撑。其次,针对以方形管为单元的空间伸展臂结构热载荷作用下面临的结构健康状态监测,构建了均匀热载荷下伸展臂结构热应变与热变形分布式光纤在线监测系统。提出了一种均匀热载荷作用下伸展臂结构轴向热变形计算方法,并验证了该方法的可行性。再次,构建了基于分布式光纤传感器的非均匀热载荷下热应变与热变形监测系统。分别提出了基于热传导理论与有限元经验公式的两种轴向热变形计算方法,得到结构轴向热变形。在此基础上,实现伸展臂结构轴向温度场、热应变场反演。最后,根据空间桁架结构服役状态监测需求,分别研究空间桁架梁结构与阵面结构的应变场反演方法。从数值仿真与试验角度,分别对不同边界条件下梁、板结构的应变场反演方法进行效果验证,并给出应变场反演方法适用条件。
周可[5]（2019）在《大跨径预应力连续梁变形特性及光纤传感监测技术研究》文中研究说明随着我国现代化建设的不断深入,桥梁工程建设快速发展,在跨江、跨河、跨高速公路和铁路等复杂环境下,涌现出了许多大跨径预应力连续梁。针对连续梁悬臂施工过程中桥梁不均匀沉降、应力集中等破坏形式,目前采用常用有限元软件对连续梁变形特性进行分析时,大部分论文中只分析了连续梁合龙后桥梁整体挠度与应力,针对连续梁悬臂施工过程的模拟分析相对较少。在连续梁悬臂施工现场挠度监测方面,主要采用传统监测方法和自动监测方法,但是大都不能实现实时监测与自动预警,不能满足复杂环境下连续梁悬臂施工变形监测的需求。针对上述问题,论文以成昆二号线峨眉至米易段沙坝安宁河双线特大桥为工程依托,开展大跨径预应力连续梁变形特性与光纤传感监测技术研究。本文的主要研究工作如下:（1）运用ANSYS有限元软件建立现场连续梁空间分析模型,利用APDL语言并结合单元生死功能对连续梁悬臂施工不同工况进行模拟。提取最大悬臂阶段和各工况下桥梁节段关键位置挠度和应力值,运用Origin软件对各数据进行分析处理,得到对应挠度曲线和应力曲线,从理论上对大跨径预应力连续梁变形特性进行分析。（2）根据光纤光栅传感器的设计原则和方法,设计了一款基于摆锤—等强度悬臂梁结构的光纤光栅倾角传感器,并采用材料力学和结构力学知识对其监测原理进行分析,得到了所测光纤光栅倾角计内部两只光纤光栅的波长差值ΔλB和倾角计倾斜角度θ的数学表达式。制定了一套室内实验方案,对光纤光栅倾角计的相关特性（线性度、灵敏度、迟滞性和重复性误差）进行了计算分析,结果表明设计传感器各方面性能较好。（3）根据研制的光纤光栅倾角计和提出的桥梁挠度监测算法,采用无线光纤光栅解调仪和相关软件系统构建光纤光栅传感系统,并应用到工程实际中。现场对传感器进行了优化布设,实现了对连续梁悬臂施工全过程的实时监测和在线预警,得到了连续梁关键施工步骤过程中桥梁变形特性曲线,并对连续梁悬臂施工全过程各节段变形特性进行了分析,最后将现场监测数据和数值模拟数据进行对比分析,对连续梁悬臂施工过程中挠度控制具有一定指导意义。论文从理论上通过数值模拟结果对连续梁变形特性进行分析,并将光纤传感监测技术应用于连续梁悬臂施工过程中,预测工程潜在危险,优化施工参数,为复杂连续梁施工保驾护航。
顾继盛[6]（2019）在《光纤光栅用负热膨胀基板的研究》文中研究说明光纤Bragg光栅（FBG）凭借其体积小、重量轻、不受电磁干扰及插入损耗低等优良特性,成为了近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一,被广泛应用于光纤通信及传感领域。在光纤传感领域,由于光纤光栅本身的温度敏感性,在应变测量时,其中心波长会同时受到应力和温度的影响,严重影响了测量的准确度,因此对光纤光栅进行温度补偿具有非常重要的实际意义。在深入研究光纤Bragg光栅温度补偿原理并进行大量实验及理论计算的基础上,设计了一种光纤光栅的温度补偿结构,实现了对光纤光栅的温度补偿。首先对具有负热膨胀系数的ZrW2O8粉末进行烧结,进行对比试验发现空冷是最佳的冷却方式,由此得到具有负热膨胀系数的陶瓷基板。通过光纤预拉装置将光纤光栅粘贴到陶瓷基板上,使其产生一个预拉波长。当温度升高时,具有负热膨胀系数的陶瓷基板发生收缩,光纤光栅的预应变减少,这一部分减少的预拉波长与温度升高引起的波长正漂移相抵消,从而实现光纤Bragg光栅的温度补偿。分析了了光纤Bragg光栅所加预应力的大小对补偿效果的影响,设置对照实验得出光纤光栅比较合适的预拉波长大约为0.6nm。通过调整陶瓷基板的烧结温度以及保温时间,探索出了最佳的烧结工艺参数为1180℃下保温0.5h,利用此工艺下烧结而得的陶瓷基板对光纤光栅进行温度补偿,在20℃60℃温度范围内光纤光栅的温度系数仅为0.25pm/℃,温度敏感性降低了40倍。最后,将经过温度补偿的光纤光栅连接到金属拉伸板上以模拟实际应用时的情况,其温度灵敏度只是略微增大为0.675 pm/℃,拉伸实验的线性和重复性良好,可以用于实际应变测量。
孙娜[7]（2017）在《基于光纤Bragg光栅的土壤水分测量方法研究》文中认为土壤水分的监测控制是农业生产的重中之重,土壤水分是农作物生存必不可少的养料。传统的土壤水分测量方法多为电子式的,有电阻电容式、热电偶式、TDR、FDR等,但它们都有着其使用的局限性,只能定点测量,不利于大面积分布式实时测量。由于光纤光栅在传感测量方面具有自身独特的优势,同时光纤光栅传感技术已广泛应用于现代智能监测领域等,故本文对基于光纤Bragg光栅的土壤水分测量方法展开了研究。本文首先介绍了光纤光栅传感技术和传统的土壤水分测量方法的国内外研究进展,对光纤Bragg光栅的温度及应变传感理论进行了阐述,并在此基础上系统地对光纤Bragg光栅的交叉敏感特性进行了分析研究。研究了光纤Bragg光栅土壤水分传感测量机理,并对光纤Bragg光栅土壤水分传感特性进行了光谱仿真,分别得到温湿度与光纤光栅中心波长对应关系的仿真结果,同时分别对有无交叉敏感时的光纤光栅反射谱进行了仿真研究。其次,基于聚合物的高分子吸附理论,研究了水敏材料的吸附机理,分析各类水敏材料的特性,并确定使用高分子聚合物材料聚酰亚胺（PI）作为水敏材料,同时对其水敏特性也进行了进一步研究分析。接着,研究了聚酰亚胺的合成机理及水敏材料的涂覆工艺,成功实现了在光纤Bragg光栅上涂覆水敏材料聚酰亚胺。另外,设计了光纤Bragg光栅土壤水分传感器的封装结构,结合传感器适用环境的基本使用要求,确定了封装设计的具体实施方案及温度补偿方案。最后,搭建了光纤Bragg光栅土壤水分测试实验系统,通过实验测试了含PI涂层的裸光纤光栅及本文所设计的封装光纤Bragg光栅土壤水分传感器在不同环境条件下的温湿度特性及响应时间、重复性等性能指标。通过数据分析可知,经过温度补偿后,设计的基于光纤Bragg光栅的土壤水分传感器在5%RH～75%RH的土壤湿度范围内,其湿度灵敏度系数为8.75pm/%RH。研究结果表明,相对于传统的探针式土壤水分传感器,本文所研究的基于光纤Bragg光栅的土壤水分测量方法可以实现对土壤水分的实时监测,有良好的实际应用前景。光纤Bragg光栅土壤水分传感器具有耐腐蚀、响应快、精度高、体积小、无源性等优良特性,可以适用于一般的农田水利测试系统,实现对土壤水分的分布式实时监测。
蒋善超[8]（2016）在《光纤Bragg光栅监测系统研制优化及其边坡工程应用研究》文中指出由中国国土资源部的数据可得：自2010年至2014年五年以来,边坡地质灾害发生次数占我国地质灾害（边坡滑坡、泥石流、沉降等）总数的70%,而且常年居高不下。边坡地质灾害每年都会造成巨大的人员伤亡及经济损失,这严重影响着我国国民的安全生产生活,制约着经济建设和社会的快速发展。因此,针对边坡地质灾害所占比例系数大及其本身突发性强、分布范围广、具有一定的隐蔽性等特点,全面系统的开展边坡地质灾害,特别是人为因素影响较大的边坡地质灾害研究,构建有效的工程预测监控技术,对于及早及时的发现并提出相应的灾害预防措施,对于避免人口死亡失踪、减少经济损失、提高国民安全生产生活质量具有十分重要的意义。经过几十年的发展,光纤Bragg光栅（fiber Bragg grating）因其本身特性,如体积小、复用能力强、检测精度高、本质安全、抗电磁干扰、易于实现远距离信号传输,为实现边坡地质灾害监测提供了较为有效的解决方式。然而,由于边坡地质灾害具有突发性强、分布范围广、具有一定的隐蔽性特点,现有光纤Bragg光栅监测技术在边坡监测中存在一定的不足：动态应力作用下光栅反射光谱影响与栅格区域应力重构研究相对较少；多维多参量共采的检测元件相对较少；后期数据处理方式较为单一；光纤Bragg光栅系统复用成本较大。这些在一定程度上限制了光纤Bragg光栅监测系统在大型地质工程中的实际应用。基于上述分析讨论,本文以边坡地质灾害作为光纤Bragg光栅监测系统的工程应用对象,选取下穿隧道边坡落石突发性模型试验及黄土高原边坡蠕变滑坡监测作为工程样本,基于光纤Bragg光栅传输矩阵理论研究了栅格区域非均匀静态／动态应变的影响及其重构检测（理论分析）,研制了适用于地质模型试验及工程现场的微型化及工程化光纤Bragg光栅传感器（器件开发）,应用信号处理技术提高了光栅传感器的检测精度（性能优化）,采用改进盲源分离算法实现了同波长光纤的单通道复用（网络扩展）,构建了光纤Bragg光栅监测系统并对其边坡工程应用性能进行了分析研究（系统集成应用）。本文的主要研究工作如下：1)基于光纤Bragg光栅传输矩阵理论研究了光栅栅格区域非均匀应力特别是动态非均匀应力场的光谱特性与应力重构检测,以期指导光纤光栅检测元件的研发并实现边坡灾害的突发性动态监测,具体为：①分析静态非均匀应力对于光纤Bragg光栅反射光谱特性的影响并在此结论的基础上,选取反射光谱波长覆盖范围宽、反射谱功率较为均匀的线性啁啾光栅作为研究对象研究了动态非均匀应力对于光栅反射光谱的影响；②为保证光栅反射数据采集速率、实现非均匀性应力重构提供数据支持,采用远低于Nyquist采样定理要求的压缩感知算法实现了光栅全光谱的低采样、高精度重构；③在分析非均匀应力场对于光栅反射光谱特性影响及全光谱低采样传输、高精度重构的基础上,提出了基于多参数约束的光栅栅格区域非均匀应力分布重构的自适应改进算法。2)以电类传感器设计原则作为脚本,给出了光纤Bragg光栅传感器设计原则,并基于此,研制了适用于模型试验的微型化光纤Bragg光栅传感器（基于椭圆环的共原点三维应变传感器、微型光纤Bragg光栅压力传感器、微型光纤Bragg光栅位移传感器等）及可实现工程现场测量的工程类光纤Bragg光栅传感单元（光纤Bragg光栅锚索测力计、大量程变精度的位移传感器、可辨周向的倾斜传感器等）。3)采用信号处理技术（小波变换、Duffing混沌振子模型、希尔伯特-黄变换）有效的提取光纤Bragg光栅检测数据中的静态及动态信息,进一步提高了光纤Bragg光栅检测单元的检测精度,并基于此研发了可实现多参量同时采集的流速／温度共采的光纤Bragg光栅流速传感器与可实现倾斜、加速度及温度同时测量的光栅腕式振动传感器。4)总结现有光纤Bragg光栅复用技术（波分复用、时分复用、空分复用）在分布范围广的边坡地质灾害监测应用中的限制,基于改进盲源分离算法提出了同波长光纤单通道复用技术并通过仿真及验证试验对其可行性进行了验证。这在一定程度上扩展了光纤Bragg光栅监测系统的网络规模。5)将光纤Bragg光栅监测系统应用于模型试验（海底隧道,下穿隧道边坡落石）及工程现场（兰州黑方台）中,实现了边坡变形状态的实时在线监测。系统运行期间成功的预报了工程现场的滑坡状态,及时有序的撤离了群众,避免了人员伤亡。中国地质调查局给出的应用效果证实了该系统具有重要的社会效益及生态效益。
肖范[9]（2016）在《光纤光栅智能应变传感器系统的研制与不确定度分析》文中研究指明应变是最能直接反应结构局部特性,也是在大型结构如边坡、隧道、桥梁等工程安全防护监测中的一个重要物理量。大型结构建设伴随着工业的飞速发展和科技的进步进入到飞速发展的阶段。为了保证人民的生命和财产安全,降低工程事故的发生,需要对边坡等大型结构进行实时的安全监测。在计算机测控系统技术的飞速发展的背景下,光纤Bragg光栅智能应变传感器系统作为近年来飞速发展的新型传感器系统在工程上得到了越来越广泛的应用。光纤Bragg光栅智能应变传感器系统相比传统的电磁应变传感器具有抗电磁干扰能力强、测量范围广、传输损耗小、测量精度高以及实时性强等特点,能够满足需要实时监控的大型建筑如大坝、边坡、桥梁、公路而得到了广泛的应用。本文研制了一种光纤Bragg光栅应变传感器对应变量的检测进行了理论和实验研究。结合GB/T 15972.3光纤总规范第3部分：机械性能试验方法,JJG 475-1986：电子万能试验机检定规程和JG/T 422-2013土木工程用光纤光栅应变传感器,研究和开发软硬件一体的具有高准确度与回归分析功能的光纤光栅传感器智能检定系统,实现光纤光栅传感仪表检测数据从原始记录到出具检测报告所有信息的数字化和集中管理。并对光纤光栅应变传感器的检定结果进行误差分析和不确定度评价。课题主要研究内容如下：（1）主要介绍光栅Bragg光栅应变传感器的传感机理,从光纤Bragg光栅的光学特性和光纤应变传感机理和温度补偿机理出发设计了一种光纤Bragg光栅应变传感器结构,光纤Bragg应变传感器智能化采用了非线性校准和温度补偿,为后面算法实现提供理论依据。（2）搭建光纤Bragg光栅应变传感器智能检定系统,使检测系统实现集传动机构、测量控制机构以及计算机智能计算、检测和标定系统于一体,并且能够实现自动出示监测报告的软硬件综合检测系统。（3）对光纤Bragg光栅应变传感器进行测试。通过智能检定平台对传感器静态标定指数进行分析,得出传感器相应的灵敏度、线性度等技术指标。然后通过对得到的数据以及实验过程中产生的误差进行不确定度分析,得出传感器的不确定度。传感器的灵敏度为0.779pm/με,线性度误差为2.95%FS,重复性误差为4.58%FS,回程误差为3.18%FS,通过对得到的数据以及实验过程中产生的误差进行不确定度分析,得出传感器的不确定度5.79με。
唐广宁[10]（2013）在《适用于船体结构健康监测的FBG传感器应用研究》文中提出船舶作为国际贸易往来的主要运输工具,航行环境复杂而又恶劣,长期承受海浪冲击和海水腐蚀。这将导致船体结构的抗力强度减弱,从而影响船体结构的安全、货物的运输,甚至威胁到人的生命安全。应变作为反映船体材料和船体结构力学特征的重要参数之一,从材料和结构中的应变分布情况能够得到船体主要构件的强度储备信息,确定船体构件局部位置的应力集中以及船体构件所承受的实际载荷状况。早在1994年5月,IMO（海上安全委员会）就曾推荐安装船体应力监测系统,以提高货船的安全性能。光纤Bragg光栅传感器以波长为编码,具有抗电磁干扰、耐腐蚀、复用能力强、灵敏度高等优点,用于船体结构健康监测具有传统传感器无法比拟的优势。本文通过对船舶基本结构特点、船体结构的受力特点分析,依据传感器的设计准则,利用光纤Bragg光栅的复用技术,设计了一种带温度补偿的光纤Bragg光栅应变花传感器,并从理论、数值仿真和试验几个方面进行了研究。首先,依据传感器的设计原则,设计了适用于测量或监测船体结构平面应力应变状态的光纤Bragg光栅应变花传感器,并选择相邻光栅法来消除温度变化对应变测量的影响。其次,选择TC4钛合金作为基底材料,选择双组分的环氧树脂胶作为胶黏剂；并利用Ansys11.0软件,建立了光纤Bragg光栅应变花传感器的应变传递效率模型,分析了基底材料的尺寸对传递效率的影响,并优选出光纤Bragg光栅应变花传感器的最佳尺寸和形式。最后,对光纤Bragg光栅应变花传感器进行了理论分析和试验研究。理论分析主要包括平面应力应变状态分析、温度补偿分析和横向效应修正分析,试验研究包括应变标定试验、温度补偿验证试验与疲劳特性试验。研究发现,传感器具有良好的轴向线性度、灵敏度、回复性以及长期稳定性；对于应变花传感器,考虑温度补偿与横向效应是必要的,相邻光栅法进行温度补偿方式是有效的。由此证明,该传感器适合船体结构的长期健康监测。
二、结构健康监测用光纤Bragg光栅温度补偿研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、结构健康监测用光纤Bragg光栅温度补偿研究（论文提纲范文）
（1）基于光纤光栅的压力传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 光纤光栅技术及有限元分析发展历程 |
| 1.2.1 光纤光栅技术 |
| 1.2.2 有限元分析 |
| 1.3 光纤Bragg光栅压力传感器国内外研究现状 |
| 1.3.1 悬空式光纤光栅压力传感器 |
| 1.3.2 粘贴式光纤光栅压力传感器 |
| 1.3.3 嵌入式光纤光栅压力传感器 |
| 1.3.4 其他结构光纤光栅压力传感器 |
| 1.4 主要研究内容及章节安排 |
| 1.4.1 主要研究内容及章节安排 |
| 1.4.2 创新点 |
| 第二章 光纤Bragg光栅基本理论 |
| 2.1 光纤Bragg光栅传感原理 |
| 2.2 光纤Bragg光栅压力传感器温度补偿原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于方形膜片钢桁架垂直梁结构的光纤光栅压力传感器 |
| 3.1 传感器结构设计 |
| 3.2 传感器原理分析 |
| 3.3 有限元分析 |
| 3.4 实验及结果分析 |
| 3.4.1 光纤Bragg光栅压力传感器压力校验 |
| 3.4.2 光纤Bragg光栅压力传感器温度实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于方形膜片与悬臂梁结构的光纤光栅压力传感器 |
| 4.1 传感器结构 |
| 4.2 传感原理分析 |
| 4.3 有限元分析 |
| 4.4 实验及结果分析 |
| 4.4.1 光纤Bragg光栅压力传感器压力校验 |
| 4.4.2 光纤Bragg光栅压力传感器分辨率实验 |
| 4.4.3 光纤Bragg光栅压力传感器温度实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于方形膜片的高灵敏度光纤光栅压力传感器 |
| 5.1 传感器结构 |
| 5.2 传感原理分析 |
| 5.3 有限元分析 |
| 5.4 实验及结果分析 |
| 5.4.1 光纤Bragg光栅压力传感器压力校验 |
| 5.4.2 光纤Bragg光栅压力传感器分辨率实验 |
| 5.4.3 光纤Bragg光栅压力传感器温度实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所取得的科研成果 |
（2）基于光纤光栅的高温固体压力传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 弹药安全检测国内外研究现状 |
| 1.2.2 光纤光栅传感研究现状 |
| 1.3 现存的主要问题 |
| 1.4 论文研究内容及框架结构 |
| 2.光纤布拉格光栅传感特性及其温度补偿技术 |
| 2.1 光纤光栅的特性分析 |
| 2.2 温度和应变对光栅反射波长的影响规律 |
| 2.2.1 温度对光栅中心波长的影响规律 |
| 2.2.2 应变对光栅中心波长的影响规律 |
| 2.2.3 温度应变共同作用下光栅输出特性 |
| 2.3 压力传感器模型的建立 |
| 2.4 光栅压力传感器温度补偿方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3.光纤Bragg光栅传感器结构设计与分析 |
| 3.1 光纤Bragg光栅压力传感器设计 |
| 3.1.1 封装材料的选择 |
| 3.1.2 传感器结构参数的确定 |
| 3.1.3 实验标定结果及分析 |
| 3.2 光栅压力传感的温度补偿技术 |
| 3.2.1 温度补偿方法的实现 |
| 3.2.2 温度补偿效果的优化 |
| 3.3 高温下的压力传感特性 |
| 3.3.1 传感器模型高温下受压的有限元仿真的压力灵敏度 |
| 3.3.2 高温压力标定实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.基于信号处理的光纤光栅压力传感器性能改进研究 |
| 4.1 基于希尔伯特-黄变换的光纤光栅传感性能改进 |
| 4.1.1 希尔伯特-黄变换基本原理 |
| 4.1.2 实验环境介绍 |
| 4.1.3 改进前后结果分析 |
| 4.2 基于极限学习机的光栅压力传感器温度补偿方法改进研究 |
| 4.2.1 极限学习机理论 |
| 4.2.2 极限学习机建模方法 |
| 4.2.3 实验结果与分析 |
| 4.3 基于多元回归分析的光纤光栅高温压力传感器压力输出预测 |
| 4.3.1 多元回归分析理论 |
| 4.3.2 压力检测结果线性回归模型的建立及求解 |
| 4.3.3 实验数据分析 |
| 4.4 光纤光栅压力传感器的高温压力检测的综合改进 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.总结与展望 |
| 5.1 论文主要工作 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）基于SWPA-BPNN算法的电力线路覆冰监测温度补偿研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 电力线路覆冰形成机理及生长过程 |
| 1.4 算法研究现状 |
| 1.4.1 神经网络 |
| 1.4.2 群智能优化算法与温度补偿 |
| 1.5 本文的主要结构 |
| 第二章 覆冰厚度监测系统与光纤传感器研究 |
| 2.1 电力线路覆冰厚度计算模型 |
| 2.1.1 垂直平面静力学分析 |
| 2.1.2 风偏平面静力学分析 |
| 2.1.3 覆冰厚度计算模型 |
| 2.2 电力线路覆冰杆塔受力分析 |
| 2.3 电力线路覆冰监测系统 |
| 2.4 光纤光栅拉力与倾角传感器设计 |
| 2.4.1 光纤光栅测量原理 |
| 2.4.2 FBG的应变与温度交叉敏感问题 |
| 2.4.3 光纤Bragg光栅拉力传感器 |
| 2.4.4 光纤Bragg光栅倾角传感器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于最小二乘法的FBG传感器温度补偿 |
| 3.1 最小二乘法温度补偿 |
| 3.2 最小二乘法温度拟合结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于SWPA-BPNN的覆冰监测传感器温度补偿 |
| 4.1 BP神经网络 |
| 4.2 鲸鱼-BP神经网络算法 |
| 4.2.1 动态逼近鲸鱼算法 |
| 4.2.2 DWOA-BP神经网络算法 |
| 4.3 狼群-BP神经网络算法 |
| 4.3.1 自适应步长狼群算法 |
| 4.3.2 SWPA-BP神经网络算法 |
| 4.4 算法性能测试及结果分析 |
| 4.4.1 测试函数 |
| 4.4.2 结果分析 |
| 4.5 基于SWPA-BP神经网络算法的温度补偿 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读硕士学位期间研究成果 |
（4）空间结构热变形与应变场分布式光纤监测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 航空航天器结构热变形监测研究背景 |
| 1.1.2 航空航天器结构应变监测与应变场反演研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 航空航天器结构热变形监测研究现状 |
| 1.2.2 航空航天器结构应变监测与应变场反演研究现状 |
| 1.3 本文研究意义及内容 |
| 1.3.1 本文研究意义 |
| 1.3.2 本文研究内容 |
| 第二章 金属增敏封装型光纤光栅应变传感器研究 |
| 2.1 光纤布拉格光栅传感机理 |
| 2.1.1 光纤布拉格光栅应变传感机理 |
| 2.1.2 光纤布拉格光栅温度传感机理 |
| 2.2 光纤光栅应变传感器金属增敏封装方法研究 |
| 2.2.1 光纤光栅应变传感器光栅刻写 |
| 2.2.2 光纤光栅应变传感器结构设计 |
| 2.2.3 光纤光栅应变传感器封装工艺设计 |
| 2.3 金属增敏封装型光纤光栅应变传感器性能试验系统构建 |
| 2.4 试验结果分析 |
| 2.4.1 传感器应变灵敏度与线性度分析 |
| 2.4.2 传感器重复性、迟滞性与误差性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 均匀热载荷下伸展臂结构热应变与热变形分布式光纤监测技术研究 |
| 3.1 基于光纤光栅传感器的伸展臂结构热应变与热变形监测原理 |
| 3.1.1 光纤光栅传感器温度、应变交叉敏感解调方法 |
| 3.1.2 均匀热载荷下伸展臂结构光纤光栅热变形计算方法 |
| 3.2 均匀热载荷下伸展臂结构热应变与热变形有限元仿真分析 |
| 3.2.1 伸展臂结构有限元模拟仿真与分析 |
| 3.2.2 伸展臂结构轴向热变形计算方法研究 |
| 3.3 均匀热载荷下伸展臂结构热应变与热变形分布式光纤监测系统构建 |
| 3.4 试验结果分析 |
| 3.4.1 光纤光栅传感器反射光谱温度变化特性 |
| 3.4.2 伸展臂结构热应变测量结果与分析 |
| 3.4.3 伸展臂结构热变形测量结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 非均匀热载荷下伸展臂结构热应变与热变形分布式光纤监测技术研究 |
| 4.1 基于热传导理论的伸展臂结构轴向温度、热变形计算方法研究 |
| 4.2 非均匀热载荷下伸展臂结构热应变与热变形有限元仿真分析 |
| 4.2.1 伸展臂结构有限元模拟仿真与分析 |
| 4.2.2 伸展臂结构轴向热应变与热变形计算方法研究 |
| 4.3 非均匀热载荷伸展臂结构热应变与热变形分布式光纤监测系统构建 |
| 4.4 试验结果分析 |
| 4.4.1 伸展臂结构温度测量结果与分析 |
| 4.4.2 伸展臂结构热应变测量结果与分析 |
| 4.4.3 伸展臂结构热变形测量结果与分析 |
| 4.5 基于LABVIEW软件的伸展臂结构温度、应变监测可视化系统实现 |
| 4.5.1 监测系统组成 |
| 4.5.2 监测系统软件功能需求分析 |
| 4.5.3 模块化软件设计与实现 |
| 4.5.4 实时监测系统人机交互界面设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 空间桁架梁结构应变场分布式光纤监测与反演技术研究 |
| 5.1 不同边界条件下梁结构应变场重构方法研究 |
| 5.1.1 基于三次B样条插值函数的应变场重构方法 |
| 5.1.2 基于解析解的梁结构应变场重构方法 |
| 5.2 梁结构有限元仿真分析及算法验证 |
| 5.2.1 单端固支梁有限元仿真分析及算法验证 |
| 5.2.2 双端固支梁有限元仿真分析及算法验证 |
| 5.3 不同边界条件下梁结构应变监测与应变场反演试验系统构建 |
| 5.4 试验结果与分析 |
| 5.4.1 单端固支梁试验结果分析 |
| 5.4.2 双端固支梁试验结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 空间桁架阵面结构应变场分布式光纤监测与反演技术研究 |
| 6.1 阵面薄板结构应变场重构方法研究 |
| 6.1.1 基于正则化薄板样条函数的应变场重构方法 |
| 6.1.2 基于模态应变叠加的应变场重构方法 |
| 6.2 不同边界条件下薄板结构有限元仿真分析及算法验证 |
| 6.2.1 单边固支板结构有限元仿真分析及算法验证 |
| 6.2.2 双边固支板结构有限元仿真分析及算法验证 |
| 6.2.3 加筋板结构有限元仿真分析及算法验证 |
| 6.3 碳纤维薄板结构应变监测与应变场反演试验系统构建 |
| 6.4 试验结果与分析 |
| 6.4.1 单边固支板结构试验结果与分析 |
| 6.4.2 双边固支板结构实验结果与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及学术论文 |
（5）大跨径预应力连续梁变形特性及光纤传感监测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 连续梁变形特性及安全监测 |
| 1.2.2 光纤光栅传感理论 |
| 1.2.3 光纤光栅传感器 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 研究方法和技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 大跨径预应力连续梁变形特性数值分析 |
| 2.1 ANSYS基本介绍 |
| 2.2 单元简介及选择 |
| 2.3 不同工况下连续梁悬臂施工控制分析 |
| 2.3.1 工程概况 |
| 2.3.2 连续梁悬臂施工过程的空间分析模型 |
| 2.3.3 连续梁悬臂施工挠度分析 |
| 2.3.4 连续梁悬臂施工应力分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 光纤Bragg光栅倾角计研制及其特性研究 |
| 3.1 光纤Bragg光栅传感原理 |
| 3.2 光纤Bragg光栅传感器设计原则及方法 |
| 3.3 光纤Bragg光栅倾角计研制及其特性研究 |
| 3.3.1 光纤Bragg光栅倾角计结构设计 |
| 3.3.2 光纤Bragg光栅倾角计监测原理 |
| 3.3.3 光纤Bragg光栅倾角计测试试验 |
| 3.3.4 光纤Bragg光栅倾角计特性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 光纤光栅传感系统及在连续梁中的应用研究 |
| 4.1 光纤光栅传感系统构建 |
| 4.1.1 传感器的选择及相关算法 |
| 4.1.2 解调仪及相关软件系统 |
| 4.2 连续梁监测系统工程布设 |
| 4.2.1 传感器优化布设原则 |
| 4.2.2 传感器优化布设方法 |
| 4.2.3 倾角传感器优化布设 |
| 4.3 连续梁监测系统试验数据分析 |
| 4.3.1 节段张拉分析 |
| 4.3.2 挂篮前移分析 |
| 4.3.3 混凝土浇筑分析 |
| 4.4 数据分析对比 |
| 4.4.1 成都端与昆明端数据分析对比 |
| 4.4.2 现场监测与数值模拟数据分析对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间获得与学位论文相关的成果目录 |
（6）光纤光栅用负热膨胀基板的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的及意义 |
| 1.2 光纤光栅的概况及应用 |
| 1.2.1 光纤光栅的概况 |
| 1.2.2 光纤光栅传感器的优点 |
| 1.2.3 光纤光栅传感器的工程应用 |
| 1.3 光纤Bragg光栅温度补偿技术 |
| 1.3.1 过程补偿方式 |
| 1.3.1.1 有源温度补偿 |
| 1.3.1.2 无源温度补偿 |
| 1.3.2 温度的结果补偿 |
| 1.3.2.1 参考光栅法 |
| 1.3.2.2 双波长叠加FBG法 |
| 1.3.2.3 双参量矩阵法 |
| 1.4 本文的主要研究内容及创新点 |
| 2 钨酸锆及其致密化 |
| 2.1 钨酸锆的概况及负热膨胀机理 |
| 2.1.1 钨酸锆的基本性质 |
| 2.1.2 热膨胀系数 |
| 2.1.3 钨酸锆的负热膨胀机理 |
| 2.2 陶瓷的烧结方法 |
| 2.2.1 热压烧结 |
| 2.2.2 反应热压烧结 |
| 2.2.3 无压烧结 |
| 2.2.4 等离子放电烧结 |
| 2.3 烧结的过程及机理 |
| 2.3.1 烧结的定义及过程 |
| 2.3.2 烧结的驱动力 |
| 2.3.3 双球模型简介 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 温度补偿理论计算 |
| 3.1 光纤Bragg光栅传感原理 |
| 3.2 光纤Bragg光栅温度补偿结构及补偿理论 |
| 3.3 光纤Bragg光栅的温度及应变特性的实验验证 |
| 3.3.1 光纤Bragg光栅的温度特性验证 |
| 3.3.2 光纤Bragg光栅的应变特性验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 陶瓷基板的烧结及测试 |
| 4.1 陶瓷基板的烧结实验 |
| 4.1.1 仪器设备 |
| 4.1.2 原料与试剂 |
| 4.1.3 实验过程 |
| 4.1.4 不同冷却方式结果分析 |
| 4.2 温度补偿测试系统的组建 |
| 4.2.1 温度特性测试系统介绍 |
| 4.2.2 光纤光栅的预拉及粘贴 |
| 4.3 负热膨胀基板的温度补偿结果验证 |
| 4.4 不同预应变对补偿结果影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 完全补偿工艺的探索 |
| 5.1 材料厚度对补偿效果的影响 |
| 5.1.1 材料厚度对补偿效果的影响的仿真验证 |
| 5.1.2 材料厚度对补偿效果的影响的实验验证 |
| 5.2 烧结温度和保温时间对材料补偿效果的影响 |
| 5.3 材料补偿效果的时间稳定性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 负热膨胀基板拉伸实验及分析 |
| 6.1 减敏片的结构及减敏原理 |
| 6.1.1 减敏片结构介绍 |
| 6.1.2 减敏片的减敏原理 |
| 6.2 负热膨胀基板温度测试 |
| 6.3 负热膨胀基板拉伸性能测试 |
| 6.4 负热膨胀基板低温性能测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）基于光纤Bragg光栅的土壤水分测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 土壤水分测量技术的国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.2 光纤光栅传感技术的国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 光纤光栅水分传感机理 |
| 2.1 光纤光栅概述 |
| 2.2 光纤Bragg光栅基本传感原理 |
| 2.2.1 光纤Bragg光栅的温度特性 |
| 2.2.2 光纤Bragg光栅的应变特性 |
| 2.2.3 光纤Bragg光栅的交叉敏感特性 |
| 2.3 光纤Bragg光栅水分测量机理 |
| 2.4 光纤Bragg光栅土壤水分传感系统的光谱仿真 |
| 2.4.1 光纤Bragg光栅传感原理仿真 |
| 2.4.2 无交叉敏感时的光谱仿真 |
| 2.4.3 有交叉敏感时的光谱仿真 |
| 2.5 光纤光栅在土壤水分传感应用中需解决的关键问题 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 光纤Bragg光栅土壤水分传感器的设计 |
| 3.1 光纤光栅的选型 |
| 3.2 水敏材料选择 |
| 3.2.1 高分子水敏材料的吸附原理 |
| 3.2.2 水敏材料聚酰亚胺特征概述 |
| 3.3 传感器的设计要求 |
| 3.4 聚酰亚胺溶液的配制 |
| 3.5 聚酰亚胺涂覆层的涂覆方法 |
| 3.6 聚酰亚胺涂覆层厚度的测定方法 |
| 3.7 光纤Bragg光栅土壤水分传感器温度补偿 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 光纤Bragg光栅土壤水分传感器的制作 |
| 4.1 裸光纤光栅的性能测试 |
| 4.1.1 裸光纤光栅的温度特性试验 |
| 4.1.2 裸光纤光栅的湿度特性试验 |
| 4.1.3 水敏薄膜厚度对湿度的影响 |
| 4.2 土壤水分传感探头的制作工艺及流程 |
| 4.3 光纤Bragg光栅土壤水分传感器的封装方法 |
| 4.3.1 传感器的封装要求 |
| 4.3.2 光纤光栅传感器封装方法 |
| 4.3.3 光纤Bragg光栅土壤水分传感器的机械结构设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 光纤Bragg光栅土壤水分传感器的标定及性能测试 |
| 5.1 土壤水分测试系统的搭建 |
| 5.2 测试系统器件选择 |
| 5.2.1 光源 |
| 5.2.2 光纤隔离器 |
| 5.2.3 光纤耦合器 |
| 5.2.4 光谱仪 |
| 5.3 光纤Bragg光栅土壤水分传感器性能测试 |
| 5.3.1 传感器的温度性能测试 |
| 5.3.2 传感器的湿度性能测试 |
| 5.3.3 传感器的温度补偿效果分析 |
| 5.4 光纤Bragg光栅土壤水分传感器性能分析 |
| 5.4.1 量程 |
| 5.4.2 灵敏度 |
| 5.4.3 响应时间 |
| 5.4.4 重复性 |
| 5.4.5 稳定性 |
| 5.4.6 传感器性能分析与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文内容总结 |
| 6.2 后期工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）光纤Bragg光栅监测系统研制优化及其边坡工程应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤Bragg光栅传感理论技术研究现状 |
| 1.2.2 光纤Bragg光栅的应用研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 非均匀应力场下光纤Bragg光栅的反射光谱特性及其应力重构研究 |
| 2.1 光纤传输矩阵理论 |
| 2.2 非均匀应力场下的光栅反射光谱特性研究 |
| 2.2.1 静态非均匀应力场下光栅反射光谱特性研究 |
| 2.2.2 动态非均匀应力场下光栅反射光谱特性研究 |
| 2.3 基于压缩感知的光栅全光谱数据采集及其重构 |
| 2.3.1 压缩感知光谱数据采集基本原理 |
| 2.3.2 压缩感知光谱数据采集验证试验 |
| 2.4 基于多参数约束的栅格区域非均匀应力自适应重构 |
| 2.4.1 自适应算法 |
| 2.4.2 栅格区域非均匀应力重构自适应改进算法 |
| 2.4.3 栅格区域非均匀应力重构验证试验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 微型化及工程化光纤Bragg光栅传感器研制及其检测特性研究 |
| 3.1 光纤Bragg光栅传感器设计原则及方法 |
| 3.1.1 传感器的概念及电类设计注意事项 |
| 3.1.2 光纤光栅传感器设计原则及方法 |
| 3.2 微型化光纤Bragg光栅传感器研制及其特性研究 |
| 3.2.1 基于椭圆环的共原点三维应变光纤Bragg光栅传感器 |
| 3.2.2 微型光纤Bragg光栅压力传感器 |
| 3.2.3 微型光纤Bragg光栅位移传感器 |
| 3.3 工程类光纤Bragg光栅传感器研制及其特性研究 |
| 3.3.1 光纤Bragg光栅锚索测力计 |
| 3.3.2 大量程变精度光纤Bragg光栅位移传感器 |
| 3.3.3 可辨周向的光纤Bragg光栅倾斜传感器 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于信号处理的光纤Bragg光栅传感器性能改进研究 |
| 4.1 基于小波变换的准静态光纤Bragg光栅信号处理 |
| 4.1.1 小波变换的理论基础 |
| 4.1.2 光纤Bragg光栅小波变换降噪原理 |
| 4.1.3 小波变换数据处理效果的数值分析 |
| 4.2 基于Duffing混沌模型的光纤Bragg光栅微弱信号提取 |
| 4.2.1 Duffing混沌振子模型 |
| 4.2.2 快速傅里叶变换 |
| 4.2.3 Duffing混沌振子模型信号提取效果数值分析 |
| 4.3 基于希尔伯特-黄变换的多参数光纤传感器研制 |
| 4.3.1 希尔伯特-黄变换 |
| 4.3.2 流速温度共采的光纤Bragg光栅流速传感器 |
| 4.3.3 倾斜、加速度及温度三分量共采的光纤光栅腕式振动传感器 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于改进盲源分离的同波长光纤复用技术 |
| 5.1 基于改进盲源分离算法的同波长光纤复用技术 |
| 5.1.1 盲源分离算法 |
| 5.1.2 基于改进盲源分离的同波长时变混合光纤信号分离 |
| 5.2 时变混合光纤信号分离仿真试验研究 |
| 5.2.1 温度\应变时变混合信号分离 |
| 5.2.2 温度\位移时变混合信号分离 |
| 5.2.3 温度\压力时变混合信号分离 |
| 5.2.4 温度\振动混合信号分离 |
| 5.3 时变混合光纤信号分离验证试验研究 |
| 5.3.1 光纤振动试验平台 |
| 5.3.2 振动试验数据分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 光纤Bragg光栅监测系统应用研究 |
| 6.1 光纤Bragg光栅监测系统模型试验应用研究 |
| 6.1.1 青岛海底隧道模型试验 |
| 6.1.2 下穿隧道边坡落石模型研究 |
| 6.2 光纤Bragg光栅监测系统边坡工程应用 |
| 6.2.1 工程概况 |
| 6.2.2 边坡监测系统工程安装 |
| 6.2.3 边坡监测系统试验数据分析 |
| 6.2.4 监测系统效益分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的论文 |
| 攻读博士期间申请的专利 |
| 攻读博士期间参加的主要项目 |
| 攻读博士期间获得的奖励 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
| 附件 |
（9）光纤光栅智能应变传感器系统的研制与不确定度分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本文研究背景与意义 |
| 1.2 光纤光栅智能应变传感器系统发展现状 |
| 1.2.1 智能传感器研究现状 |
| 1.2.2 光纤光栅传感器的研究现状 |
| 1.2.3 光纤Bragg光栅智能应变传感器系统的发展现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第二章 光纤Bragg光栅应变传感器的研制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤Bragg光栅应变传感器的工作原理 |
| 2.3 光纤Bragg光栅应变传感器的结构 |
| 2.4 光纤Bragg应变传感器的数学模型 |
| 2.5 光纤Bragg光栅应变传感器智能化实现方法 |
| 2.5.1 非线性刻度转换 |
| 2.5.2 自校准 |
| 2.5.3 温度补偿 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 光纤Bragg光栅智能应变传感器系统的实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统的整体设计 |
| 3.3 系统的硬件设计 |
| 3.3.1 万能试验机 |
| 3.3.2 光纤光栅解调仪 |
| 3.4 系统的软件设计 |
| 3.4.1 系统用例图的设计 |
| 3.4.2 数据库设计 |
| 3.5 光纤光栅智能应变传感器系统的实现 |
| 3.5.1 多基准法自校准的实现 |
| 3.5.2 温度补偿的实现 |
| 3.6 光纤光栅智能应变传感检定系统接口部位实现 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 光纤光栅智能应变传感器的测试与不确定度分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤Bragg光栅智能应变传感器的测试实验 |
| 4.2.1 实验原理 |
| 4.2.2 零漂实验 |
| 4.2.3 光纤Bragg光栅智能应变传感器的测试与结果分析 |
| 4.3 光纤Bragg光栅应变传感器静态特性分析 |
| 4.3.1 灵敏度 |
| 4.3.2 线性度 |
| 4.3.3 重复性误差 |
| 4.3.4 回程误差 |
| 4.4 测量结果的不确定度分析 |
| 4.5 系统的运行与测试 |
| 4.5.1 登陆上位机终端界面 |
| 4.5.2 登陆光纤Bragg光栅传感器基本信息选择界面 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间研究成果 |
（10）适用于船体结构健康监测的FBG传感器应用研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 船体结构健康监测研究现状 |
| 1.2.2 光纤Bragg光栅应变传感器研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第2章 适用于船体结构健康监测的传感器的优选 |
| 2.1 船体结构的失效模式 |
| 2.1.1 船体结构的基本特点 |
| 2.1.2 船体结构的受力分析 |
| 2.1.3 船体结构失效模式分析 |
| 2.2 船体结构对健康监测的要求 |
| 2.3 几种常用应变传感器的优选 |
| 2.3.1 电阻式应变传感器 |
| 2.3.2 压阻式应变传感器 |
| 2.3.3 振弦式应变传感器 |
| 2.3.4 光纤光栅应变传感器 |
| 2.4 适用于船体结构健康监测的传感器的优选 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 适用于船体结构健康监测的FBG传感器设计 |
| 3.1 光纤BRAGG光栅传感器设计准则 |
| 3.2 光纤BRAGG光栅的复用技术 |
| 3.2.1 波分复用系统 |
| 3.2.2 空分复用系统 |
| 3.2.3 时分复用系统 |
| 3.2.4 混合复用系统 |
| 3.3 FBG应变传感器的温度补偿方法 |
| 3.4 FBG应变传感器设计 |
| 3.4.1 结构特点 |
| 3.4.2 基底材料的选择 |
| 3.4.3 胶黏剂的选择 |
| 3.4.4 外部保护 |
| 3.4.5 影响应变传递率的因素分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 FBG应变花传感器应变传感特性的理论分析 |
| 4.1 FBG应变花传感器的应变特性分析 |
| 4.1.1 平面应力应变状态分析 |
| 4.1.2 FBG应变花的温度效应修正 |
| 4.1.3 FBG应变花的横向效应修正 |
| 4.2 FBG应变花传感器的有限元仿真分析 |
| 4.2.1 有限元模型的建立 |
| 4.2.2 数值仿真结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 FBG应变花传感器应变传感特性的试验研究 |
| 5.1 FBG应变花传感器的标定试验 |
| 5.1.1 标定方法 |
| 5.1.2 标定试验 |
| 5.2 传感器的温度补偿验证 |
| 5.3 传感器的疲劳特性试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、结构健康监测用光纤Bragg光栅温度补偿研究（论文参考文献）
- [1]基于光纤光栅的压力传感特性研究[D]. 樊庆赓. 西安石油大学, 2020
- [2]基于光纤光栅的高温固体压力传感技术研究[D]. 郭红英. 中北大学, 2020(10)
- [3]基于SWPA-BPNN算法的电力线路覆冰监测温度补偿研究[D]. 马泽楠. 昆明理工大学, 2020(05)
- [4]空间结构热变形与应变场分布式光纤监测方法研究[D]. 黄居坤. 南京航空航天大学, 2019
- [5]大跨径预应力连续梁变形特性及光纤传感监测技术研究[D]. 周可. 武汉理工大学, 2019(07)
- [6]光纤光栅用负热膨胀基板的研究[D]. 顾继盛. 南京理工大学, 2019(06)
- [7]基于光纤Bragg光栅的土壤水分测量方法研究[D]. 孙娜. 西安理工大学, 2017(01)
- [8]光纤Bragg光栅监测系统研制优化及其边坡工程应用研究[D]. 蒋善超. 山东大学, 2016(10)
- [9]光纤光栅智能应变传感器系统的研制与不确定度分析[D]. 肖范. 昆明理工大学, 2016(02)
- [10]适用于船体结构健康监测的FBG传感器应用研究[D]. 唐广宁. 武汉理工大学, 2013(S2)