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表面粘贴式光纤布拉格光栅传感器层状结构对测量应变的影响 被引量:13
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作者 吴入军 郑百林 +2 位作者 付昆昆 贺鹏飞 谭跃刚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3183-3190,共8页
由于用表面粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)传感器测量应变时会影响基体的应变分布,本文研究了光纤应变与基体应变之间的关系。针对该类传感器建立了基体与光纤之间的应变传递函数用以修正测量应变,然后研究了FBG传感器与基体之间的相互作用... 由于用表面粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)传感器测量应变时会影响基体的应变分布,本文研究了光纤应变与基体应变之间的关系。针对该类传感器建立了基体与光纤之间的应变传递函数用以修正测量应变,然后研究了FBG传感器与基体之间的相互作用。最后,利用有限元分析(FEA)和实际实验对提出的理论进行了验证。结果显示:光纤应变的FEA解与理论解的误差在5%以内,实验解与理论解的误差在8%以内,结果表明该理论完全满足表面粘贴式FBG传感器的精度要求。另外,分析了黏结层和基体对应变传递的影响,结果显示:平均应变传递率和应变传递率随着基体弹性模量的增加而增加,但它们随着黏结层顶端厚度和底端厚度的增加而逐渐减小。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 光纤传感器 层状结构 应变传递率
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基底刻槽封装式光纤光栅传感器应变传递影响因素分析 被引量:11
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作者 申昊文 朱萍玉 +1 位作者 许沛胜 施维 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第2期96-99,共4页
光纤光栅传感器大多经过封装后粘贴于被测结构表面使用,而封装基底和粘胶的存在,导致结构的真实应变与光纤光栅感测值之间出现偏差。建立了基底刻槽封装的光纤光栅传感器应变传递力学简化模型,推导出相应的平均应变传递率公式;分别分析... 光纤光栅传感器大多经过封装后粘贴于被测结构表面使用,而封装基底和粘胶的存在,导致结构的真实应变与光纤光栅感测值之间出现偏差。建立了基底刻槽封装的光纤光栅传感器应变传递力学简化模型,推导出相应的平均应变传递率公式;分别分析了基底的长、宽、厚和基底材料弹性模量对光纤光栅传感器平均应变传递率的影响。结果表明,采用刻槽封装后的光纤光栅传感器平均应变传递率,在有效范围内随着基底长度的增加而增加,随着基底的宽、厚和材料弹性模量的增加而减小,为光纤光栅刻槽封装提供定量的指导。 展开更多
关键词 光纤光栅 应变 传递率 影响因素 基底
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光纤布拉格光栅传感器应变传递耦合机理分析 被引量:9
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作者 吴入军 郑百林 +2 位作者 陈田 常远 付昆昆 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期43-52,共10页
建立了半平面体与光纤布拉格光栅传感器双向耦合的应变传递理论,得到表面粘贴式光纤布拉格光栅传感器测量应变与半平面体应变之间的关系.将理论解、有限元解和实验数据进行对比以验证该理论的正确性,并分析了应变传递率与半平面体弹性... 建立了半平面体与光纤布拉格光栅传感器双向耦合的应变传递理论,得到表面粘贴式光纤布拉格光栅传感器测量应变与半平面体应变之间的关系.将理论解、有限元解和实验数据进行对比以验证该理论的正确性,并分析了应变传递率与半平面体弹性模量、半粘结长度的关系.结果表明:理论解与实验值非常接近,误差在4%以内,应变传递率随着半平面体弹性模量的增大、半粘结长度的增长而逐渐增大,对光纤布拉格光栅传感器的设计和应用具有一定的参考价值. 展开更多
关键词 应变传递率 表面粘贴 剪应力 数值解 光纤布拉格光栅 预应变 应力
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粘贴于薄板表面的光纤布拉格光栅应变传感器误差修正 被引量:7
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作者 吴入军 付昆昆 +1 位作者 郑百林 孙佃亮 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期747-755,共9页
考虑现有光纤布拉格光栅(FBG)传感器的应变传递理论均未考虑传感器对基体应变的影响,本文针对FBG传感器粘贴于薄板的情况研究了薄板的应变传递理论。由于光纤应变与薄板应变并不相等,故研究了光纤应变与薄板应变之间的关系以提高FBG传... 考虑现有光纤布拉格光栅(FBG)传感器的应变传递理论均未考虑传感器对基体应变的影响,本文针对FBG传感器粘贴于薄板的情况研究了薄板的应变传递理论。由于光纤应变与薄板应变并不相等,故研究了光纤应变与薄板应变之间的关系以提高FBG传感器的测量精度。建立了粘贴于薄板表面的FBG传感器应变传递理论,分析了FBG传感器与薄板之间的相互作用;利用有限元法(FEM)和实验法验证了理论的正确性。最后,分析了薄板参数对应变传递率的影响。结果显示:FEM解与理论解的误差在4%以内,实验值和理论解误差在5%以内,应变传递率随着薄板厚度和弹性模量的增加而逐渐增大。该理论模型完全满足FBG传感器精度要求,对其实际应用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(FBG)传感器 应变传感器 应变传递率 剪应力 误差修正
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光栅粘贴长度对应变传递影响的实验研究 被引量:5
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作者 赵鹏冲 段建立 +3 位作者 孙阳阳 张文渊 岳音 章征林 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期250-252,256,共4页
表面粘贴作为光栅主要的粘贴方式之一,简单方便,应用广泛。光纤光栅实际栅区长约1.0~1.5cm,解调仪反映的是栅区的综合变化,实际粘贴长度影响测量结果。该文就光纤光栅不同粘贴长度影响应变测量结果作了实验研究,发现粘贴长度越长,结果... 表面粘贴作为光栅主要的粘贴方式之一,简单方便,应用广泛。光纤光栅实际栅区长约1.0~1.5cm,解调仪反映的是栅区的综合变化,实际粘贴长度影响测量结果。该文就光纤光栅不同粘贴长度影响应变测量结果作了实验研究,发现粘贴长度越长,结果与实际应变的误差就越小,实验结果将为光纤光栅封装等提供参考。 展开更多
关键词 光纤光栅 表面粘贴 粘贴长度 应变传递率
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FBG光纤智能螺栓应变传递的有限元分析 被引量:3
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作者 张硕硕 《江苏建筑》 2020年第3期28-31,46,共5页
研究自行封装的FBG光纤智能螺栓的应变传递规律,分析胶层长度、胶层弹性模量和光纤位于通孔的位置对于应变传递率分布的影响,为FBG光纤智能螺栓的合理化封装提供重要参考。研究基于ABAQUS软件,建立FBG光纤智能螺栓的相关模型,得出不同... 研究自行封装的FBG光纤智能螺栓的应变传递规律,分析胶层长度、胶层弹性模量和光纤位于通孔的位置对于应变传递率分布的影响,为FBG光纤智能螺栓的合理化封装提供重要参考。研究基于ABAQUS软件,建立FBG光纤智能螺栓的相关模型,得出不同条件下应变传递率沿胶层长度方向的分布曲线。结果表明,胶层的长度直接决定着较高应变传递率的长度;提高胶层的弹性模量可以提升整体应变传递的水平;光纤距离螺栓孔中心越远,螺栓与光纤之间应变传递率相对越大。 展开更多
关键词 光纤智能螺栓 胶层长度 弹性模量 应变传递率
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埋入式FBG传感器护套参数设计 被引量:3
7
作者 罗军 吴永红 许蔚 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第8期71-74,77,共5页
介绍了混凝土埋入式FBG传感器的基本原理与结构。考虑如何设置传感器中护套的相关参数,使得传感器的性能得以优化。主要通过护套在服役过程中压杆稳定性和对应变传递的影响2个方面来分析,得出相关参数对此的影响。结合两者得出,护套柔... 介绍了混凝土埋入式FBG传感器的基本原理与结构。考虑如何设置传感器中护套的相关参数,使得传感器的性能得以优化。主要通过护套在服役过程中压杆稳定性和对应变传递的影响2个方面来分析,得出相关参数对此的影响。结合两者得出,护套柔度取最大临界值,护套厚度为0.2~0.3 mm时,可使传感器护套对被测结构影响最小;同时满足传感器制作的可行性,并且使应变传递效率达到99%,从而实现传感器标准化封装。 展开更多
关键词 埋入式结构 FBG传感器 应变传递率 参数设计
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安装于低模量基体的FBG传感器误差分析 被引量:2
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作者 吴入军 孙佃亮 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期865-871,共7页
FBG传感器广泛应用于基体结构的应变测量,由于FBG传感器的存在改变了基体的应变分布,光纤与基体并非直接接触,导致测量应变产生一定的损失,因此需要研究光纤应变与基体应变的关系用以提高测量精度。建立了一个FBG传感器应变传递模型,并... FBG传感器广泛应用于基体结构的应变测量,由于FBG传感器的存在改变了基体的应变分布,光纤与基体并非直接接触,导致测量应变产生一定的损失,因此需要研究光纤应变与基体应变的关系用以提高测量精度。建立了一个FBG传感器应变传递模型,并利用有限元验证其正确性,利用文中理论对各个参数对应变传递率的影响进行详细的分析;理论解和有限元解误差在3%以内。本文理论满足FBG传感器精度要求,对其实际应用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(FBG) 变传递率 理论分析 剪应力
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基于光纤布喇格光栅的测斜技术实验研究 被引量:2
9
作者 刘斌 黄肖迪 +1 位作者 徐剑 许宏发(指导) 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第5期763-766,共4页
与传统的测斜仪相比,基于光纤布喇格光栅(FBG)的测斜技术可实现自动实时监测。该文首先介绍了基于光纤光栅传感技术的测斜仪,通过建立理论模型和差分算法,根据测点处FBG测得的应变值计算出该点的挠度值,并将此挠度值与百分表实测挠度进... 与传统的测斜仪相比,基于光纤布喇格光栅(FBG)的测斜技术可实现自动实时监测。该文首先介绍了基于光纤光栅传感技术的测斜仪,通过建立理论模型和差分算法,根据测点处FBG测得的应变值计算出该点的挠度值,并将此挠度值与百分表实测挠度进行对比。通过实验验证了光纤光栅测斜技术的可行性。同时对FBG粘贴在3种材质测斜管表面的应变传递率进行了标定。结果表明,在聚氯乙烯(PVC)管的应变传递率可达95%,且PVC管的价格低,因此更适合在实际工程中应用。 展开更多
关键词 光纤布喇格光栅(FBG) 测斜 实时监测 差分算法 应变传递率
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基于OFDR裸光纤表面粘贴式应变传递的分析及试验研究 被引量:2
10
作者 王钰茹 田石柱 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第19期154-161,共8页
分析了光纤传感器应变传递率的影响因素,进行了粘贴式光纤传感器等强度梁试验。光纤传感器监测结构材料中应变分布的能力取决于材料与光纤之间的键合特性。取粘贴长度和胶体剪切模量两个参数,研究了分布式光纤传感器应变传递的顶端效应... 分析了光纤传感器应变传递率的影响因素,进行了粘贴式光纤传感器等强度梁试验。光纤传感器监测结构材料中应变分布的能力取决于材料与光纤之间的键合特性。取粘贴长度和胶体剪切模量两个参数,研究了分布式光纤传感器应变传递的顶端效应。结果表明:延长粘贴的光纤长度或提高胶体的剪切模量,可以使高应变传递段加长。工程应用中应选用剪切模量高的胶黏剂,粘贴长度应在粘贴测量段两端多粘贴5 cm,以保证测量段可以得到相对精确的应变结果。 展开更多
关键词 光纤光学 光纤测量 光纤传感器 瑞利散射 光频域反射技术 应变传递率 等强度梁
原文传递
预张拉光纤布拉格光栅应变传递规律实验研究 被引量:1
11
作者 由泽伟 王源 +2 位作者 孙阳阳 黄肖迪 章征林 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2016年第11期50-56,共7页
利用裸光纤布拉格光栅测量结构物表面应变,基于光纤层-胶结层-基体层的应变传递模型,从理论上分析了预张拉对应变传递率的影响,并通过实验进行了验证。利用预张拉光栅与未预张拉光栅同时测量了等强度梁正反两面的应变。实验中为排除黏... 利用裸光纤布拉格光栅测量结构物表面应变,基于光纤层-胶结层-基体层的应变传递模型,从理论上分析了预张拉对应变传递率的影响,并通过实验进行了验证。利用预张拉光栅与未预张拉光栅同时测量了等强度梁正反两面的应变。实验中为排除黏贴长度及厚度的影响,采用LOCTITE点胶机控制滴胶量,得到应变随荷载变化的曲线,并与等强度梁理论应变值进行对比,得到应变传递率与荷载的关系曲线。结果表明,在测拉应变时,预张拉光栅的应变传递率高于未预张拉光栅的应变传递率,且两者都在96%以上;在测压应变时,预张拉光栅的应变传递率低于未预张拉光栅的应变传递率,且两者均在95%以上,与理论分析相符。这说明对测拉应变的实验,预张拉能提高应变传递率;而对测压应变的实验,预张拉会降低应变传递率。 展开更多
关键词 光栅 光纤布拉格光栅 预张拉 应变传递模型 应变传递率
原文传递
低模量基体对埋入式FBG传感器测量应变的影响
12
作者 吴入军 张晓峰 +2 位作者 陈田 郑百林 朱灵杰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第8期1-6,共6页
由于FBG传感器的存在改变了基体的应变分布,光纤与基体不是直接接触,导致测量应变产生一定的损失,FBG传感器测量应变与基体真实应变不相等。为了提高测量精度,建立了FBG传感器应变传递理论模型,并利用有限元证明其正确性;讨论了结构参... 由于FBG传感器的存在改变了基体的应变分布,光纤与基体不是直接接触,导致测量应变产生一定的损失,FBG传感器测量应变与基体真实应变不相等。为了提高测量精度,建立了FBG传感器应变传递理论模型,并利用有限元证明其正确性;讨论了结构参数对应变测量的影响。结果表明:FEM解与理论解误差在5%以内,平均应变传递率随着基体弹性模量的增大而逐渐增大,随着粘结层厚度的增大而逐渐减小。 展开更多
关键词 应用光学 传感器 应变传递率 光纤布拉格光栅
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金属封装式FBG传感器设计及应变传递试验 被引量:2
13
作者 杜翠翠 孔德仁 徐春冬 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期9-20,共12页
为实现对被测基体结构应变的精确测量,设计一种基于金属封装粘贴式光纤光栅应变传感器,建立了6层结构的应变传递模型,分析推导了被测基体层、基底粘胶层、封装基底层、光纤粘胶层、保护层及光纤光栅层的应变传递机理,并通过理论分析和... 为实现对被测基体结构应变的精确测量,设计一种基于金属封装粘贴式光纤光栅应变传感器,建立了6层结构的应变传递模型,分析推导了被测基体层、基底粘胶层、封装基底层、光纤粘胶层、保护层及光纤光栅层的应变传递机理,并通过理论分析和有限元仿真对比分析了光纤光栅长度、光纤粘胶层厚度、基底粘胶层厚度、中间层的弹性模量和泊松比等主要因素对平均应变传递率的影响.根据仿真结果,确定所设计的金属封装粘贴式光纤光栅传感器的封装材质、尺寸及粘胶层厚度.最后通过设计等强度悬臂梁作为施加载荷载体,提出应变传递误差修正系数,对上述铝合金封装粘贴式光纤光栅及裸光纤光栅传感器进行了应变传递对比试验.结果表明,裸光纤光栅和金属封装式光纤光栅传感器的平均应变传递率分别为98.25%和98.15%,与仿真计算误差在0.15%~0.25%以内. 展开更多
关键词 金属封装式光纤光栅传感器 平均应变传递率 有限元仿真 等强度悬臂梁
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表贴式胶体与光纤弹性模量比对应变传递率的影响 被引量:4
14
作者 徐义武 张素侠 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2020年第21期129-133,共5页
表贴式光纤布拉格光栅传感器包括光纤、中间层、基体三部分,通过分析胶体与光纤的弹性模量比,探究胶体的弹性模量、泊松比、长度等因素对基体到光纤平均应变传递率的影响。实验结果表明,与未考虑弹性模量比时的平均应变传递率相比,考虑... 表贴式光纤布拉格光栅传感器包括光纤、中间层、基体三部分,通过分析胶体与光纤的弹性模量比,探究胶体的弹性模量、泊松比、长度等因素对基体到光纤平均应变传递率的影响。实验结果表明,与未考虑弹性模量比时的平均应变传递率相比,考虑弹性模量比时,平均应变传递率随胶体弹性模量、长度的增加而增加,随胶体厚度、泊松比的增加而减小,随胶体宽度的增加先增加后减小,研究结果更符合实际应用情况。 展开更多
关键词 光纤光学 表贴式传感器 弹性模量比 平均应变传递率
原文传递
T800HB/环氧复合材料壳体爆破性能分析 被引量:4
15
作者 周伟江 廖英强 +1 位作者 张世杰 尤丽虹 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期95-97,共3页
针对T800HB/环氧复合材料壳体易在封头部位产生复杂的应力状态,导致壳体低压破坏的问题,通过采用金属接头结构优化与封头补强措施,使T800HB/环氧复合材料壳体的爆破压力由28.2 MPa提高到36.4 MPa,纤维强度发挥率由65.7%提升至85.6%。
关键词 复合材料壳体 碳纤维 应变 纤维强度转化率
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Numerical simulation of thermodynamics coupling in hot forming process of elliptical head used in power station 被引量:1
16
作者 侯珍秀 郄宁宁 +2 位作者 蕫恺琛 周志伟 胡兴鸿 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 EI CAS 2012年第1期23-28,共6页
To reduce the time of getting an ideal elliptical heat used in power station through repairing and testing a die repeatedly according to experience,finite element software Deform-3D was used to research the simulation... To reduce the time of getting an ideal elliptical heat used in power station through repairing and testing a die repeatedly according to experience,finite element software Deform-3D was used to research the simulation of deformation-heat transfer coupling in hot forming process of elliptical head with the size of Φ1200 mm ×100 mm. The variations of stress,stain,temperature,thickness and strain rate in forming process were gotten,and the forming quality was evaluated from roundness,thinning rate and thermal contraction. The results show that the maximum thinning rate of the elliptical head is 7. 31% ,it is close to the orthographic place; and the inner diam- eter obtained from simulation is 1200. 6 - 1202. 977 mm,it is in the range of inner diameter tolerance required; all the data fit well with the practical dimension data of processing head. 展开更多
关键词 elliptical head deformation-heat transfer coupling numerical simulation strain rate thinning rate
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非轴向力下粘贴式FBG传感器应变传递机制研究 被引量:1
17
作者 李银玉 邱野 +1 位作者 王全保 赵海涛 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期513-518,共6页
研究了结构监测中粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)传感器轴线方向与基体结构主应力方向成一定角度时,传感器测量的应变与基体结构实际应变的关系。建立了非轴向力作用下粘贴式FBG传感器应变传递方程和应变传递理论模型,并得到沿传感器标距各... 研究了结构监测中粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)传感器轴线方向与基体结构主应力方向成一定角度时,传感器测量的应变与基体结构实际应变的关系。建立了非轴向力作用下粘贴式FBG传感器应变传递方程和应变传递理论模型,并得到沿传感器标距各点的应变传递率、最大应变传递率和平均应变传递率。通过有限元仿真验证了理论模型的有效性,通过参数分析得到平均应变传递率随传感器角度变化的规律。研究结果表明:平均应变传递率随传感器角度的增大而减小,当传感器角度为零时,平均应变传递率最大,且方程形式与轴向力情况相同,因此推导所得的方程可归结为平均应变传递率的一般表达式;当传感器角度为90°时,平均应变传递率为零,此时传感器不能测出基体结构的应变。给出的理论模型及仿真结果对指导粘贴式FBG传感器在结构健康监测中的实际应用有参考价值。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅(FBG)传感器 非轴向力 粘贴式 应变传递 平均应变传递率
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