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基于参考光栅的光纤光栅应变传感器温度补偿 被引量:37
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作者 万里冰 王殿富 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期50-53,共4页
为解决光纤布拉格光栅(FBG)应变测量时的应变、温度交叉敏感问题,利用FBG便于构成传感网络的优点,将温度补偿参考FBG与应变测量FBG串联在一路光纤上,根据2只FBG布拉格波长相对漂移获得被测结构应变。双FBG波长相对漂移对温度的灵敏度仅... 为解决光纤布拉格光栅(FBG)应变测量时的应变、温度交叉敏感问题,利用FBG便于构成传感网络的优点,将温度补偿参考FBG与应变测量FBG串联在一路光纤上,根据2只FBG布拉格波长相对漂移获得被测结构应变。双FBG波长相对漂移对温度的灵敏度仅为0.12 pm/℃,较好地实现FBG应变测量的温度补偿。参考FBG法原理简单,可操作性强,为FBG应变传感器的实际工程应用奠定了基础。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(fbg) 传感器 温度补偿
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电力电缆接头测温系统的设计 被引量:36
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作者 徐元哲 王乐天 +1 位作者 刘雪冬 李波 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2977-2982,共6页
电缆接头是电缆的薄弱环节,电缆接头温度是反映其运行状态的重要参数。为及时准确了解电缆接头的运行状况,设计了电缆接头温度在线监测系统。首先根据传热学理论,分析电缆接头的传热形式和特点,应用有限元分析软件求解电缆接头的温度场... 电缆接头是电缆的薄弱环节,电缆接头温度是反映其运行状态的重要参数。为及时准确了解电缆接头的运行状况,设计了电缆接头温度在线监测系统。首先根据传热学理论,分析电缆接头的传热形式和特点,应用有限元分析软件求解电缆接头的温度场分布。然后根据光纤Bragg光栅(FBG)的传感原理,采用热反应灵敏的光纤光栅传感器和精度较高的微型光谱仪设计测温系统,其中对传感器进行优化设计,并通过包绕方式安装传感器。该系统不受电磁辐射的干扰和光源波动的影响;传感器可在一条光纤上串接复用,实现准分布式测量。实验表明,该系统可以实时监测电缆接头的温度变化,实现电缆事故预警。 展开更多
关键词 电缆接头 温度 在线监测 传热学 光纤bragg光栅(fbg) 传感器
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基于双等强度悬臂梁的光纤光栅加速度振动传感器 被引量:35
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作者 王宏亮 周浩强 +2 位作者 高宏 冯德全 樊伟 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期635-641,共7页
研制了一种基于双等强度悬臂梁式光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器。首先采用ANSYS软件对传感器进行数值计算与仿真,得到在各个阻尼比下传感器的幅频特性曲线和相频特性曲线,不断变化传感器结构参数,寻找最优谐振频率与加速度灵敏度,从而... 研制了一种基于双等强度悬臂梁式光纤布拉格光栅(FBG)振动传感器。首先采用ANSYS软件对传感器进行数值计算与仿真,得到在各个阻尼比下传感器的幅频特性曲线和相频特性曲线,不断变化传感器结构参数,寻找最优谐振频率与加速度灵敏度,从而得到传感器最优结构参数;根据仿真所得的最优结构参数,进行传感器加工;利用所加工的振动传感器进行振动台试验研究并对所得实验数据进行处理,将处理后的数据与ANSYS软件仿真得到的数据进行比较,结果表明,振动平台所测得的实验结果与ANSYS软件仿真结果相吻合,传感器的谐振频率为80.74Hz,可实现50Hz以下低频振动信号的实时监测,在5~50Hz之间的加速度灵敏度约为20.85pm/m.s-2。 展开更多
关键词 双等强度悬臂梁 仿真计算 光纤布拉格光栅(fbg) 振动传感器 固有频率
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滑动式光纤布拉格光栅位移传感器 被引量:33
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作者 郭永兴 熊丽 +2 位作者 孔建益 张赞允 秦丽 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期50-58,共9页
为克服现有光纤光栅位移传感器设计中存在的传力介质弹性系数易改变、滑块易产生偏移等对测量精度的不利影响,提出了一种滑动式位移传感器。楔形滑块的滑动面和限制面的采样互相垂直、等强度梁的变截面和一体化、滑动面圆弧化等特殊设计... 为克服现有光纤光栅位移传感器设计中存在的传力介质弹性系数易改变、滑块易产生偏移等对测量精度的不利影响,提出了一种滑动式位移传感器。楔形滑块的滑动面和限制面的采样互相垂直、等强度梁的变截面和一体化、滑动面圆弧化等特殊设计,使传感器具有抗滑动干扰性、梁挠位移测量的高灵敏性、长期往复测量的耐磨性等优点。阐述了传感器测量原理,加工制造了传感器原型,并开展了全面的性能测试。测试结果和误差分析表明:传感器在0~100mm的量程中,灵敏度为20.11pm/mm,精度达到0.099 5%F.S,具备良好的微位移测量能力;重复性误差和迟滞误差分别仅为0.705%和0.403%,且抗蠕变性能良好,可满足机械装备、土木工程等重大设施的结构健康监测对位移、变形测量的精度和长期稳定性要求。 展开更多
关键词 光纤传感器 光纤bragg光栅(fbg) 位移传感器 悬臂梁 等强度梁
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分布式光纤光栅实现应变和温度的同时测量 被引量:26
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作者 毕卫红 李卫 傅广为 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第8期827-829,834,共4页
提出了一种新的能实现对应变和温度同时测量的分布式光纤光栅(FBGs)传感器。该方案利用光纤与其端面连接介质的费涅尔(Fresnel)反射来测温度,以解决温度和应变测量时的交差敏感问题;利用频分复用技术来实现多个FBGs传感器的复用技术。... 提出了一种新的能实现对应变和温度同时测量的分布式光纤光栅(FBGs)传感器。该方案利用光纤与其端面连接介质的费涅尔(Fresnel)反射来测温度,以解决温度和应变测量时的交差敏感问题;利用频分复用技术来实现多个FBGs传感器的复用技术。该技术方案能用一系列相同的FBGs来实现多点应变的测量,有实现简单,能实现复用的FBGs多的特点。 展开更多
关键词 分布式光纤光栅 应变测量 温度测量 传感器 费涅尔反射 频分复用
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光纤光栅传感器的应力补偿及温度增敏封装 被引量:29
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作者 胡家艳 江山 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期311-313,共3页
针对光纤光栅(FBG)温度传感器的交叉敏感问题,提出了一种FBG温度传感器的Al盒封装工艺,并对其温度和应力特性进行了理论分析和实验研究。研究表明,该封装有效地减小了FBG的应变灵敏性,并将温度灵敏度提高到裸FBG的1.8倍。
关键词 光纤光栅(fbg) 温度传感器 应变敏感 封装
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光纤Bragg光栅温度和应变传感特性的试验研究 被引量:29
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作者 郑卜祥 宋永伦 +2 位作者 张东生 吴安 姜德生 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2008年第11期12-15,23,共5页
在光纤Bragg光栅传感原理的理论分析基础上,采用保温装置和等强梁结构对其温度和应变传感特性进行了试验研究,并做了试验结果的误差分析。其结果表明光纤光栅的Bragg波长随温度和轴向应变的变化呈现出良好的线性关系,且重复性较好。试... 在光纤Bragg光栅传感原理的理论分析基础上,采用保温装置和等强梁结构对其温度和应变传感特性进行了试验研究,并做了试验结果的误差分析。其结果表明光纤光栅的Bragg波长随温度和轴向应变的变化呈现出良好的线性关系,且重复性较好。试验测得的温度灵敏系数升温时约为9.54 pm/℃,降温时约为9.53 pm/℃,理论计算值约为9.72 pm/℃;应变灵敏系数加载时约为1.006 pm/με,卸载时约为1.005 pm/με,理论计算值约为1.011 pm/℃;其试验值与理论计算值吻合得很好。同时介绍了一种简单实用的温度补偿技术,得出了考虑温度补偿后的实际应变与光栅波长的关系式,并采用焊接应力在线监测试验对其温度和应变传感特性的标定值进行了验证,为光纤Bragg光栅在铝合金工程结构中进行温度和应变监测提供了理论依据和试验数据,对光纤Bragg光栅传感测量的工程应用具有借鉴作用和重要意义。 展开更多
关键词 光纤bragg光栅 温度 应变 光纤传感器 温度补偿
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光纤光栅传感系统信号解调技术的研究 被引量:21
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作者 李志全 许明妍 +2 位作者 汤敬 陈颖 赵彦涛 《应用光学》 CAS CSCD 2005年第4期36-41,45,共7页
 波长编码信号的解调是光纤光栅传感系统进入实用化的关键技术之一。本文讨论了光纤光栅传感信号解调的基本原理,分析了国内外提出的常用解调方法的工作机理和特点,并总结了信号解调过程中存在的主要技术难点,指出其发展方向,为光纤光...  波长编码信号的解调是光纤光栅传感系统进入实用化的关键技术之一。本文讨论了光纤光栅传感信号解调的基本原理,分析了国内外提出的常用解调方法的工作机理和特点,并总结了信号解调过程中存在的主要技术难点,指出其发展方向,为光纤光栅传感系统解调部分的设计提供了依据。 展开更多
关键词 光纤光栅 传感器 信号解调
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表面式FBG应变传感器及其在高速公路桥梁工程中的应用 被引量:29
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作者 郭永兴 张东生 +2 位作者 周祖德 李立彤 朱方东 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期435-441,共7页
报道一种表面安装式光纤布喇格光栅(FBG)应变传感器及其在高速公路高架桥的车辆载荷压力试验中的应用。提出了一种具备应变放大能力且可调节的不锈钢封装的应变感测弹性结构,布设有FBG的弹性圆筒结构位于传感器中间部分,其横截面积小于... 报道一种表面安装式光纤布喇格光栅(FBG)应变传感器及其在高速公路高架桥的车辆载荷压力试验中的应用。提出了一种具备应变放大能力且可调节的不锈钢封装的应变感测弹性结构,布设有FBG的弹性圆筒结构位于传感器中间部分,其横截面积小于传感器其他部分,传感器的应变测量放大系数可通过改变圆筒结构的长度和横截面积来调节。将24个经过测试标定后的应变传感器和6个FBG温度补偿传感器安装在甬台温高速吊水沿大桥箱梁底部,并对大桥实施一系列车辆载荷作用下的静态和动态试验,传感器表现出了良好的测量能力,3种静态载荷工况下的桥梁底部应变大小以及3种动态载荷工况下的应变变化情况被清晰地展现出来,理论分析与实验结果一致。 展开更多
关键词 光纤布喇格光栅(fbg) 应变传感器 增敏结构 桥梁工程
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光纤光栅振动传感解调方法的研究 被引量:13
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作者 贾宝华 盛秋琴 +2 位作者 施可彬 开桂云 董孝义 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第7期758-761,共4页
光纤光栅振动传感是光纤光栅的重要应用之一。本文首先介绍了光纤光栅传感的一般原理 ,接下来综述了 5种常用的振动传感的解调方法及原理 ,并分别给出了其典型的实验装置结构图 ,分析了其特点和性能 (尤其是测量精度 ) 。
关键词 光纤光栅 振动传感 解调
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基于光纤光栅的温度与压力柔性传感性能测试 被引量:26
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作者 王彦 秦楠 +2 位作者 刘吉虹 梁大开 程竹明 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期93-98,共6页
为了探究光纤FBG埋入仿生体中的传感性能,制备了一种光纤FBG柔性传感器,并对其温度和力觉的感知能力进行了探究。首先,介绍了FBG柔性传感器的结构及制作方法;接着,建立了柔性传感器的温度和压力传感模型,并使用有限元分析软件Abaqus对... 为了探究光纤FBG埋入仿生体中的传感性能,制备了一种光纤FBG柔性传感器,并对其温度和力觉的感知能力进行了探究。首先,介绍了FBG柔性传感器的结构及制作方法;接着,建立了柔性传感器的温度和压力传感模型,并使用有限元分析软件Abaqus对柔性传感器受压情况进行理论模拟;最后,对FBG柔性传感器和裸FBG传感器的温度和力觉感知能力进行了对比试验。试验结果表明,FBG柔性传感器灵敏度在升温和降温过程分别为13.14和11.06 pm/℃,是裸FBG传感器的1.3倍;静态压力加载过程和卸载过程分别为0.318 1和0.345 3 pm/g,比裸FBG传感器提高了3倍且线性相关系数为99.5%,较裸FBG传感器线性度好;检测通行载荷信号比裸FBG传感器强;20 g实心钢球从50 cm高度冲击应变值为38με,跟踪效果明显。该传感器灵敏度高且重复性好,对仿生体皮肤的触滑觉研究有一定的参考意义。 展开更多
关键词 光纤fbg 柔性传感器 温度 压觉 动态 冲击力
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1000kV特高压输电塔线体系风荷载传递机制风洞试验研究 被引量:23
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作者 谢强 李继国 +1 位作者 严承涌 周勇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期109-116,共8页
为研究输电塔线体系的风荷载传递机制,以皖电东送淮南—上海输变电工程1000kV特高压送电线路中的直线钢管塔为设计原型,在同济大学TJ-3风洞试验室进行了输电塔–八分裂导线五塔四线耦联体系完全气弹模型风洞试验,测得了体系的加速度和... 为研究输电塔线体系的风荷载传递机制,以皖电东送淮南—上海输变电工程1000kV特高压送电线路中的直线钢管塔为设计原型,在同济大学TJ-3风洞试验室进行了输电塔–八分裂导线五塔四线耦联体系完全气弹模型风洞试验,测得了体系的加速度和位移响应。采用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器,测得了塔身主材、导线及绝缘子在风荷载作用下的动应变。通过对不同风攻角、流场及风速工况下塔线体系动力响应数据的统计与分析,总结出了导线、绝缘子和输电塔风致振动规律;通过功率谱密度分析,揭示了输电塔线耦联体系的风荷载传递机制。研究结果表明,塔线体系风致振动呈现强非线性耦合作用,导线及绝缘子的振动对输电塔具有重要影响,随着风速的增加,导线高阶振型对能量的贡献增大。 展开更多
关键词 特高压输电线路 1 000kV耦联效应 输电塔线体系 光纤布拉格光栅传感器 风洞试验 荷载传递机制
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用于船舶结构监测的大量程光纤布拉格光栅应变传感器 被引量:22
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作者 吴晶 吴晗平 +1 位作者 黄俊斌 顾宏灿 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期311-317,共7页
平板结构的贴片式光纤光栅传感器应变测量范围较小,难以满足船舶结构健康监测中的应变测量要求。本文采用不锈钢材质,设计了一种采用环形平面弹簧和平板复合结构的贴片式传感器,通过环形平面弹簧结构将复合结构的大应变转化为光栅的小应... 平板结构的贴片式光纤光栅传感器应变测量范围较小,难以满足船舶结构健康监测中的应变测量要求。本文采用不锈钢材质,设计了一种采用环形平面弹簧和平板复合结构的贴片式传感器,通过环形平面弹簧结构将复合结构的大应变转化为光栅的小应变,降低被测物体与光栅之间的应变耦合系数,实现了大应变测量。理论分析了复合结构的传感原理,通过有限元方法仿真了该结构的应力分布,结果证明了该结构能够实现大应变测量。将传感器胶粘在特种钢试件上进行了载荷试验,试验结果表明:该复合结构传感器的量程大于20 000με,且线性度较好,相关系数大于0.99。另外,设计的传感器体积较小,便于安装,能较好地解决船舶结构健康监测中的大应变测量问题。 展开更多
关键词 光纤传感器 光纤布拉格光栅 应变传感器 健康监测 船舶结构 复合结构 有限元法
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一种耐高温光纤Bragg光栅温度传感器 被引量:18
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作者 王宏亮 张晶 +1 位作者 乔学光 王瑜 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期964-966,共3页
分析了光纤Bragg光栅在高温段的线性特征,设计了一种高温光纤Bragg光栅的传感探头,并进行了理论和实验研究,结果表明:该传感器有很好的重复性和良好的线性特性。其灵敏度为0.0304nm/℃,是裸栅的3倍,可检测的温度范围为0~230℃,且具有... 分析了光纤Bragg光栅在高温段的线性特征,设计了一种高温光纤Bragg光栅的传感探头,并进行了理论和实验研究,结果表明:该传感器有很好的重复性和良好的线性特性。其灵敏度为0.0304nm/℃,是裸栅的3倍,可检测的温度范围为0~230℃,且具有很高的稳定性,经10次等精度测量,其灵敏度值的波动不超过0.06%。可应用于高温环境下测量温度的变化。 展开更多
关键词 光纤bragg光栅 温度传感器 耐高温 线性度
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一种新颖的高灵敏度光纤光栅压力传感器 被引量:15
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作者 胡曙阳 何士雅 +3 位作者 赵启大 刘丽辉 邵晴 董波 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期410-412,共3页
用密封圆柱形容器和活塞封存一些气体,将光栅的两端分别粘在容器和塞子上。外界压力变化导致光栅所受拉力的变化,从而实现对外界压力的检测。该传感器压力灵敏系数可达-0.696/MPa,是裸光纤的3.515×105倍,其线性度为0.9989。
关键词 光纤光栅 压力传感器 fbg 压力灵敏系数 密封圆柱形容器
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光纤Bragg光栅传感器在锚固工程中的应用 被引量:14
16
作者 信思金 李斯丹 舒丹 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期75-77,共3页
针对锚杆检测问题 ,提出了采用光纤Bragg光栅传感技术进行锚杆监测的新方案 ,详细介绍了光纤Bragg光栅锚杆监测系统的工作原理及主要构成 ,进行了工程现场与常规技术的对比实验 .结果表明 :光纤Bragg光栅传感器具有精度高、能测量绝对... 针对锚杆检测问题 ,提出了采用光纤Bragg光栅传感技术进行锚杆监测的新方案 ,详细介绍了光纤Bragg光栅锚杆监测系统的工作原理及主要构成 ,进行了工程现场与常规技术的对比实验 .结果表明 :光纤Bragg光栅传感器具有精度高、能测量绝对数值、抗干扰能力强、结构简单和长期稳定性好的优点 ,可以实现实时在线监测 ,具有极大的应用和发展前景 . 展开更多
关键词 光纤bragg光栅传感器 锚杆 应变 张拉测试
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光纤F-P腔与FBG复用传感器精确解调方法研究 被引量:18
17
作者 张磊 于清旭 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1008-1011,共4页
建立了基于光纤Fabry-Perot(F-P)腔与光纤Bragg光栅(FBG)串联复用结构传感器的解复用数学模型,分析了串联复用中FBG与F-P腔光谱的叠加对各自解调的影响,得到了分离FBG与F-P腔光谱的方法,从而实现双参数测量高精度解调的目的,并采用基于... 建立了基于光纤Fabry-Perot(F-P)腔与光纤Bragg光栅(FBG)串联复用结构传感器的解复用数学模型,分析了串联复用中FBG与F-P腔光谱的叠加对各自解调的影响,得到了分离FBG与F-P腔光谱的方法,从而实现双参数测量高精度解调的目的,并采用基于扫描激光器的波长查询系统验证了该方法的有效性。实验结果表明,该解调方法可以消除串联复用时光纤F-P腔与FBG间的交叉干扰,光纤F-P腔的解调数据最大离散值小于0.2nm,FBG峰值反射波长测量数据最大离散值小于0.7pm。 展开更多
关键词 光纤Fabry-Perot(F-P)传感器 光纤bragg光栅(fbg)传感器 串联复用 解调方法
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基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤布拉格光栅冲击定位系统 被引量:19
18
作者 芦吉云 王帮峰 梁大开 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期712-718,共7页
以光纤布拉格光栅(FBG)为传感网络,构建了复合材料冲击载荷实时在线监测系统,研究了基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤-碳纤维复合材料结构冲击定位方法。针对同一冲击点,分析不同传感信号,获得了冲击响应信号小波包能量谱,分... 以光纤布拉格光栅(FBG)为传感网络,构建了复合材料冲击载荷实时在线监测系统,研究了基于小波包特征提取及支持向量回归机的光纤-碳纤维复合材料结构冲击定位方法。针对同一冲击点,分析不同传感信号,获得了冲击响应信号小波包能量谱,分析结果表明小波包能量谱中特定阶数对冲击敏感。改变冲击点位置研究小波包能量谱与冲击位置之间的关系,提出将第6阶小波包能量值作为冲击定位的特征向量。采用支持向量回归机建立样本数据的回归模型,预测冲击载荷位置,并对支持向量机的相关调整参数进行了优化。实验表明,支持向量机的网络测试误差为4.81%。研究结果可为碳纤维复合材料(CFRP)层状结构的冲击性能评估提供可行的实验方法。 展开更多
关键词 光纤光栅传感器 复合材料构件 冲击载荷定位 小波包能量谱 支持向量回归机
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光纤Bragg光栅传感技术及其应用 被引量:7
19
作者 李文宏 杨振坤 夏建生 《传感技术学报》 CAS CSCD 2002年第3期215-218,共4页
阐述了光纤Bragg光栅传感器的基本工作原理、波长移动解调技术 ,概述了其近年来在复合材料及混凝土结构状态检测、电力工业以及能源化工等领域的实际应用情况 ,并分析了其发展前景 .
关键词 光纤bragg光栅 传感器 波长解调技术
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基于聚合物封装的光纤布拉格光栅压力传感器 被引量:18
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作者 刘明尧 卢一帆 +2 位作者 张志建 王佳 史登辉 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2392-2398,共7页
设计并研究了一种光纤布拉格光栅压力传感器,FBG1与FBG2串联连接,其中FBG1直接封装于聚合物之中,而FBG2先粘贴于弹性基体上再封装于聚合物之中。推导了传感器的灵敏度和解耦算法,并且使用有限元法计算了本传感器压力灵敏度和温度灵敏度... 设计并研究了一种光纤布拉格光栅压力传感器,FBG1与FBG2串联连接,其中FBG1直接封装于聚合物之中,而FBG2先粘贴于弹性基体上再封装于聚合物之中。推导了传感器的灵敏度和解耦算法,并且使用有限元法计算了本传感器压力灵敏度和温度灵敏度,最后对传感器进行了实验验证。实验结果表明FBG1和FBG2的压力灵敏度分别为197.4 pm/MPa和95.7 pm/MPa,温度灵敏度分别为47.2 pm/℃和36 pm/℃,具有良好的线性度,较小的回程误差,并且符合该传感器感知的压力和温度解耦条件。同时,随着聚合物小圆环直径增加,基体的应变量越来越大,并趋近于没有基体时聚合物的应变量。研究表明,较之传统的聚合物封装的光纤光栅压力传感器,本传感器的聚合物与套筒不易脱落,两者之间的非固结连接可以增加传感器灵敏度,并且本传感器具有温度补偿功能。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 压力传感器 温度补偿 有限元分析
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