光纖Bragg光柵在智能材料結構健康監(jiān)測中的應用研究.pdf

1、光纖Bragg光柵的多種優(yōu)點使得其在智能材料結構的健康監(jiān)測研究領域中有著廣闊的應用前景。本文將光纖Bragg光柵應用于智能材料結構健康監(jiān)測中。在研究了復合材料結構動態(tài)信號的采集方法、信號特征提取、沖擊載荷定位及能量等級判定算法之后，建立了一個有沖擊載荷定位及能量等級判定功能的光纖智能材料結構系統(tǒng)，并對基于光纖Bragg光柵傳感器的飛機機翼油箱表面變截面復合材料碳纖維層合板的動態(tài)信號健康監(jiān)測系統(tǒng)進行了初步研究。
　　 本文的主要研

2、究內容有以下幾個方面：
　　 (1)對光纖Bragg光柵的應變以及溫度傳感模型進行了進一步的實驗研究，得出了光柵中心波長偏移值與應變值成線性關系的分析結果。并對光纖Bragg光柵光譜進行仿真，給出了柵長選擇的基本依據。要提高光纖Bragg光柵的反射率波峰，可通過提高折射率調制的深度以及增長柵長來實現。但實際設計光柵的過程中要綜合考慮多種參數，因此在綜合考慮后給出了本文試驗所用的光纖Bragg光柵柵長。
　　 (2)對基于

3、經驗模態(tài)分解及自回歸模型的特征參數提取方法進行分析，得到不同沖擊位置及能量等級對應的動態(tài)信號特征。把提取到的特征參數作為樣本，利用自回歸模型對樣本信息建立樣本模型，進行復合材料層合板的沖擊載荷定位及能量等級判定算法研究。提出了一種新的沖擊載荷定位及能量等級判定方法，在理論上及工程應用中均驗證了此沖擊載荷監(jiān)測定位及能量等級判定方法的可行性。
　　 (3)利用光纖Bragg光柵的應變敏感特征，基于光纖Bragg光柵智能結構動態(tài)信號監(jiān)

4、測，對復合材料層合板的振動、沖擊響應信號進行了監(jiān)控，并構建了基于光纖Bragg光柵傳感網絡的復合材料結構沖擊載荷定位及能量等級判定監(jiān)測系統(tǒng)。利用光纖Bragg光柵傳感器構成分布式光纖傳感網絡來對復合材料結構的復雜應變場進行監(jiān)測。并結合損傷失效判據進一步對復合材料層合極高速沖擊損傷進行了分析，利用提出的沖擊載荷能量等級判定方法準確判定了沖擊損傷的能量等級。
　　 (4)結合飛機機翼油箱的有限元分析，構建了基于光纖Bragg光柵的飛