適用于船體結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的FBG傳感器應(yīng)用研究.pdf

1、船舶作為國際貿(mào)易往來的主要運(yùn)輸工具，航行環(huán)境復(fù)雜而又惡劣，長期承受海浪沖擊和海水腐蝕。這將導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)的抗力強(qiáng)度減弱，從而影響船體結(jié)構(gòu)的安全、貨物的運(yùn)輸，甚至威脅到人的生命安全。
　　 應(yīng)變作為反映船體材料和船體結(jié)構(gòu)力學(xué)特征的重要參數(shù)之一，從材料和結(jié)構(gòu)中的應(yīng)變分布情況能夠得到船體主要構(gòu)件的強(qiáng)度儲備信息，確定船體構(gòu)件局部位置的應(yīng)力集中以及船體構(gòu)件所承受的實(shí)際載荷狀況。早在1994年5月，IMO（海上安全委員會）就曾推薦安裝船體應(yīng)力

2、監(jiān)測系統(tǒng)，以提高貨船的安全性能。
　　 光纖Bragg光柵傳感器以波長為編碼，具有抗電磁干擾、耐腐蝕、復(fù)用能力強(qiáng)、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，用于船體結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測具有傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)勢。
　　 本文通過對船舶基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、船體結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)分析，依據(jù)傳感器的設(shè)計準(zhǔn)則，利用光纖Bragg光柵的復(fù)用技術(shù)，設(shè)計了一種帶溫度補(bǔ)償?shù)墓饫wBragg光柵應(yīng)變花傳感器，并從理論、數(shù)值仿真和試驗(yàn)幾個方面進(jìn)行了研究。
　　 首先，依據(jù)傳感

3、器的設(shè)計原則，設(shè)計了適用于測量或監(jiān)測船體結(jié)構(gòu)平面應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的光纖Bragg光柵應(yīng)變花傳感器，并選擇相鄰光柵法來消除溫度變化對應(yīng)變測量的影響。
　　 其次，選擇TC4鈦合金作為基底材料，選擇雙組分的環(huán)氧樹脂膠作為膠黏劑;并利用Ansys11.0軟件，建立了光纖Bragg光柵應(yīng)變花傳感器的應(yīng)變傳遞效率模型，分析了基底材料的尺寸對傳遞效率的影響，并優(yōu)選出光纖Bragg光柵應(yīng)變花傳感器的最佳尺寸和形式。
　　 最后，對光纖Br