非本征型法布里-珀罗干涉仪光纤布拉格光栅应变温度传感器及其应用

介绍了光纤布拉格光栅非本征型法布里珀罗干涉仪集成复用传感器的结构、应变和温度同时监测的原理 ;观察到光纤布拉格光栅反射谱和非本征型法布里珀罗干涉仪干涉谱间的串扰 ,用 3dB带宽平均波长法减小了该串扰 ,提高了测量精度 ;将该传感器应用于三维编织复合材料的应变及温度同时监测。实验结果表明温度精度为± 1℃ ,应变精度为± 2 0 μ ,可满足实际应用的要求     

一种FBG载荷定位的温度补偿方法

在基于神经网络的光纤布喇格光栅(FBG)载荷定位系统中,由于测试区域内各个光栅所处的温度大致相同,如果将载荷定位系统中FBG的波长变化量两两组合,然后按一定的比例相减,将它们的差值作为神经网络的训练样本,则可抵消温度所引起的波长漂移,提高了在温度变化时FBG载荷定位系统的准确度。实验证实该方法可获得较准确的判定结果。     

基于HHT技术的二维结构损伤定位研究

希尔伯特-黄变换(HHT)是具有适应性的局部化时频分析方法,适用于非线性、非平稳的信号分析。该文基于主动监测技术,将结构健康和损伤状态下的响应信号进行对比,二者的差信号实际上是激励信号通过损伤折射后被接收到的一种信号。利用HHT对差信号和激励信号等进行分析,提取信号群速度的到达时刻,从而得到差信号的传播时间。根据差信号传播路径的分析,并结合四点圆弧定位方法,实现二维结构的损伤定位,实验验证利用HHT信号处理技术能够有效准确的进行复合材料结构的二维损伤定位。     

结构健康监测中压电元件的温度补偿方法

在复合材料的结构健康监测中,一般采用压电元件作为激励源和接收源进行损伤监测。为了获得稳定一致的信号,必须考虑压电元件的温度效应。该文首先从理论上分析了温度对于压电元件的影响,并加以实验验证,据此提出了一种基于数字滤波器的温度补偿法。通过软件自动调节滤波器的参数,实现对波形的相位和幅度的补偿。实验验证这种温度补偿法能较好的消除压电元件温度效应。     

一种快速有效的并行条纹细化方法

本文研究的是快速有效的并行细化方法。通过巧妙地构造细化处理数据的结构和程序的优化设计，大大地提高了细化算法的运算速度。同时也保证了细化后条纹的连续性、拓扑性不变，确保细化纹线的定中性，另外此细化算法具有一般性，对其他具有拓扑特征的二值图象也可进行细化处理。     

疲劳裂纹扩展的实时健康监测

结构中微裂纹的产生和扩展是影响结构安全及其寿命的重要因素,在裂纹产生初期就将其监测出来对于提高结构安全性来说至关重要。目前研究这一领域的学者很多,但大多都集中在孔洞等较大尺寸损伤的在线监测阶段。该文研究了真实疲劳裂纹扩展的实时在线监测方法。采用主动Lamb波监测技术及机电阻抗技术对铝试件的真实疲劳裂纹扩展情况进行了监测和分析,给出了裂纹扩展程度与信号损伤参数间的关系曲线,并对两种监测方法进行了对比,对实验结果进行了讨论。     

基于FBG反射谱特征的修补结构裂纹扩展监测

为了提高飞行器壁板裂纹修补结构的安全性,对基于光纤布拉格光栅(FBG)反射谱特征的航空铝合金修补结构疲劳裂纹扩展长度及角度监测方法进行了研究。修补结构在疲劳载荷的作用下,裂纹发生扩展,其尖端附近会产生不均匀应变场,在其作用下FBG传感器反射谱发生变形,通过检测反射谱变形达到监测裂纹扩展的目的。建立了实验样件的模型,使用有限元方法计算得到不同角度下裂纹扩展到不同长度时的应变分布,使用传输矩阵数值计算方法得到相应的FBG反射谱。提取反射谱的主峰偏移、反射谱面积、次峰峰值和三峰峰值等变形特征,建立并训练人工神经网络(ANN),通过ANN建立反射谱变形特征同裂纹扩展情况的关系,实现了对修补结构裂纹扩展的精确监测,监测裂纹长度误差在0.5 mm之内,角度误差在5°之内。解决了修补结构的裂纹扩展精确监测问题,对提高飞行器安全以及节约维护成本有着重要意义。     

损伤自诊断自适应智能材料结构的研究

本文介绍了一种强度型损伤自诊断自适应智能复合材料结构的研究情况。这种智能材料结构基于电阻应变丝为传感元件，形状记忆合金为动作元件。为使结构具有高的灵敏度及诊断精度，文中研究了传感元件的布置方案，提出了四点布置传感元件的方法。同时采用形状记忆合金为动作元件。在自诊断出损伤后，对相应的ＳＭＡ激励，以减小损伤或防止其扩展。     

基于光纤Bragg光栅传感器的疲劳裂纹扩展的研究

利用光纤Bragg光栅(FBG)传感器,监测了预裂纹Al合金试件在循环载荷作用下的裂纹扩展状况.借助裂纹处有限元模型分析得出的应变场分布计算了裂纹扩展到不同长度时FBG的反射谱,计算结果与实验结果基本吻合.研究结果表明:FBG传感器不但可以用来监测疲劳裂纹的扩展,而且在一定程度上可以判断出裂纹顶端所处的位置.     

一种应用于结构损伤监测的新型应力波因子

应力波因子技术是近几年来发展起来的复合材料损伤监测的新技术，该文根据应力波在蜂窝夹层结构中传播的特点，首次提出了一种基于最小二乘法拟合处理的应力波因子提取技术，以剔除应力波的传播距离对监测波形峰值的影响，突出损伤的作用，实验结果表明，该应力波因子法不但可以对蜂窝夹层结构中的损伤实现主动、在线监测，而且还能表征损伤的程度。