贴片式光纤Bragg光栅应变传感器

为解决因光纤的圆柱型结构所带来的粘贴问题，引入了粘贴式光纤Bragg光栅应变传感器。该传感器被粘贴于可通过加载载荷的方式产生应变的等强度悬臂梁的表面，并用光谱仪获得了光纤Bragg光栅的反射谱。实验表明Bragg波长对荷载产生的波长偏移分别为0.901nm／μm和-0．902nm／μm．计算表明：Bragg波长偏移量的最大标准误差为0．003nm．结果表明该传感器可满足建筑工程结构检测中对测量精度要求。     

基于温度减敏的光纤Bragg光栅应变传感器

分析了光纤Bragg光栅(FBG)传感器的温度、应变交叉敏感机制,基于等强度梁的变形特点,提出了一种新型的90°楔形传感探头式双光纤光栅矩阵算法,既克服了传统矩阵算法的限制,又有效地消除了光纤Bragg光栅测量过程中温度对应变测量的影响,且由这种结构上的减敏措施,可以求出温度的变化。该方案简单易行,具有实际应用价值。改进封装工艺,可以使得测量数据更加精确。     

基于Bragg光栅交叉法在温度补偿中的研究

设计了一种双光纤Bragg光栅交叉粘贴方案来解决光纤Bragg光栅对温度、应变交叉敏感的问题,利用该方案对光纤Bragg光栅应变测量时进行温度补偿.对方案的补偿原理进行了分析,可知当两光栅粘贴的夹角不同时,应变的灵敏度也不同,通过数值计算得出:两夹角为90°时,应变灵敏度达到最高.然后,对该方案进行了可行性实验验证,最终得出结论:设计的方案可以有效地对光纤Bragg光栅在应变测量时进行温度补偿,降低了温度的变化对光纤Bragg光栅反射波长漂移量的严重影响,证明了方案的可行性.     

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

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。     

光纤Bragg光栅靶式流量传感器设计

基于工业流体流量测量技术、光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感检测技术与靶式流量计原理,针对单个光纤Bragg光栅传感系统对温度交叉敏感的问题,设计并且制作了一种基于双光纤Bragg光栅流量传感器。该传感器采用靶盘结构作为光纤Bragg光栅流量传感器的受力元件,对温度起到了补偿作用,并且有效地提高了应变测量灵敏度。实验表明,该流量传感器的线性误差为0.31%。     

粘接层弹性模量对光纤Bragg光栅传感器应变传递性能的影响

考虑光纤Bragg光栅(FBG)粘接层的材料特性会直接影响FBG传感器的应变测量精度,本文根据粘接层应变传递模型,结合应变传递系数K的表达公式,在确定粘接层结构尺寸参数的前提下,仿真分析了粘接层弹性模量对应变传递系数K的影响.分析结果表明,金属材料的应变传递效率明显优于有机胶的应变传递效率.进行了传递效果评价对比试验,...     

光纤Bragg光栅应变传感器在桥梁结构监测中的应用

为了更准确了解桥梁结构变化情况,提出了一种新的检测方法。采用串联式组网方法,用光纤Bragg光栅(FBG)表面式应变传感器,对大桥左线衬砌裂缝及其长期变形进行监测。对裂缝存在区域的20个监测断面进行近一年的监测结果表明,对温度(测量记录最大温差6.4℃)进行补偿后,光纤Bragg光栅应变传感器的应变在正常范围内,表明在监测期桥梁结构稳定无异常变化。     

光纤传感器埋入沥青路面基体的应变传递误差

介绍了光纤传感涉及的应变传递理论,基于该理论建立了基体和感知光纤应变的定量关系,以消除应变传递误差,提高测试精度。针对埋入式光纤传感器用于高黏度的柔性沥青路面基体的最普遍形态,建立了含感知光纤、封装层和基体的典型三层力学模型。采用Goodman假设描述层间剪应力关系,引入傅里叶级数法求解微分方程,建立了基体和感知光纤的平均应变传递关系。通过室内试验论证了推导的应变传递理论公式的有效性,并对影响平均应变传递效率的几何参数和材料参数进行了灵敏度分析。分析结果表明:光纤粘贴长度越长,光纤和封装层的层间黏结越紧密,平均应变传递系数越大,应变传递效果越好。本文的研究可广泛用于埋入式光纤传感器的应变传递误差修正及封装设计。     

利用光纤双折射效应实现应变和温度同时测量

提出了用相位掩模技术在双折射光纤上刻制光纤Bragg光栅的方法.由于光纤Bragg光栅的双折射效应,当有温度和应变的影响时,可观察到分别对应于快轴和慢轴的光纤光栅反射波中心波长的分离,可得到的最大差值为0.66nm.中心波长的差值随着温度和应变的变化而变化.这种光纤Bragg光栅可实现温度和应变的同时测量.     

光纤傅里叶变换光谱术在光纤光栅传感解调中的应用

介绍了光纤Mach-Zehnder干涉仪的基本原理和光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)的结构;基于光纤Mach-Zehnder干涉仪,采用傅里叶变换光谱算法对光纤Bragg光栅传感器的波长进行了解调。宽带光源发出的光经过光纤耦合器进入光纤Bragg光栅,其反射光由耦合器返回进入到FFTS中进行测量,FFTS的最高光谱分辨率达到0.05 cm-1,即在近红外1 550 nm波长处分辨率为0.012 nm。分别对光纤Bragg光栅的应变特性和温度特性进行了测量。测量显示:光纤Bragg光栅的应变灵敏度为0.833 pm/με,温度灵敏度为19.78 pm/℃。得到的结果表明FFTS系统具有高分辨率、大测量范围的特点,可满足光纤Bragg光栅传感器波长解调的需求。     

高速走丝线切割机电极丝恒张力的实验及分析

通过在一种新型恒张力机构上进行的电极丝张力实验所得出的实验现象,分析和计算出电极丝与贮丝筒截交角影响电极丝张力的规律。     

局部应变可靠性分析方法

根据随机振动试验的有关理论，确定产品局部应变载荷的概率密度函数。基于Coffin-Manson律，将曲线近似表示为均值和均方差循环应变-寿命曲线的形式。利用应变-寿命转换关系，获得循环寿命均值和标准差函数，在此基础上确定给定寿命下的应变强度概率密度函数。建立了随机循环强度-载荷动态干涉可靠性分析模型。实例分析说明了方法的有效性和实用性。     

应变传感器优化配置研究

传统传感器优化配置准则是以位移模态为目标对传感器的位置进行优化配置，不适用于应变传感器位置的优化。为此，本文针对应变传感器优化配置问题，理论推导出应变模态具有正交性，并以此为基础提出基于应变模态保证准则的虚变传感器优化配置准则，对利用应变模态矩阵信息阵初步拟定出的一小组传感器位置进行了研究。最后以一个复合材料四端简支板为例，对本文方法的可行性进行分析研究，结果表明，本文所建议的方法能更加有效地配置虚变传感器。     

应变式传感器应变计损坏应急处理方法

风洞天平作为应变式传感器的一种,是风洞中进行各种飞行器空气动力测量的核心部件,如果出现所用应变计损坏的问题将对测量结果造成极大的影响。本文以一维力传感器为例研究了三种应变计损坏的应急处理办法,并与常规处理方法进行了比较,得出了几种方法的优缺点及适用情况,可供试验人员根据情况选择适用方案。所讨论的三种方法也适用于常规应变式传感器的应急处理。     

应变速率对304奥氏体不锈钢应变硬化行为的影响

304不锈钢属于非稳态奥氏体不锈钢,在应变强化过程中,应变温度、应变速率、应变量等均可改变应变诱发马氏体的转变量和转变速率及内部组织滑移线、形变孪晶、位错和层错密度的转变量和转变速率,从而表现出不同的应变硬化行为。针对304奥氏体不锈钢,主要从应变速率敏感指数、应变硬化指数两方面,研究了应变速率对其室温应变硬化行为的影响。     

超高压爆破片设计爆破压力的理论计算与数值模拟的对比研究

爆破片超压泄放装置作为防止化工容器发生灾难性超压的最后一道安全屏障,有着举足轻重的作用。利用Levy-Mises增量理论和有力矩理论对超高压爆破片进行弹塑性理论计算,同时利用ANSYS有限元软件进行数值模拟,并将两者的计算结果进行对比分析,推导出超高压爆破片设计爆破压力的计算方法,为我国后续对超高压爆破片相关设计参数的研究提供理论依据。     

长颈法兰类件法兰部位镦粗变形的有限元数值分析

对长颈法兰类件法兰部位镦粗变形进行了有限元数值模拟分析,给出了应力、应变、应变速率的分布规律,从而确定了镦粗变形时的变形类型为压缩类变形。     

用优化方法确定直角应变花贴片最佳位置

对直角应变花本身固有测量误差进行理论分析，并用新单纯形法对贴片时应变花的定位进行优化。本文只对弯扭组合变形情况下直角应变化的最佳定位进行了探讨，得到了优化结果，其研究方法具有普遍意义。     

换热器列管与管板焊接应力腐蚀裂纹的防治

对换热器列管与管板焊缝泄漏原因进行分析,提出控制产生腐蚀泄漏的相应措施,及检修过程中泄漏处理的方法。     

基于高温铸坯蠕变规律的连铸坯幂函数连续矫直法

根据国内外近年来高温铸坯蠕变规律研究成果,建立了矫直区内铸坯变形的数学模型,由此推导出矫直区内铸坯连续矫直曲线方程。辊列按照该矫直曲线布置,完全满足高温铸坯蠕变变形规律。矫直区内的铸坯在中间段实现了等应变速率变化规律,起始段和末尾段实现幂函数形式的应变速率变化规律。利用实验辊列装置对该矫直曲线进行了实验研究,采用一种常温完全蠕变锡铋合金代替高温铸坯,对实验铸坯所受矫直力与铸坯应变进行测量,所测结果与理论计算结果相吻合。