一种新颖的基于预应变技术的光纤光栅应变温度传感器

报道了采用预应变技术制作的一种结构简便而新颖实用的光纤光栅传感探头及其对温度和应变的响应特性。该方法能使一根光纤光栅产生两个以上的反射峰 ,因此能解决温度和应变测量时存在的交叉敏感问题。在测量范围内 ,应变和温度响应曲线具有良好的线性。     

薄板结构开裂特征声-振响应的实验研究

通过对薄板的振动及近场声场的测量探讨不同开裂特征对薄板结构的振动特性及近场声场响应的影响。首先对具有不同开裂形状、尺寸、位置的薄板结构进行了模态仿真计算,得到理论模态振型。然后通过激光测振仪进行振动实验,实验分析开裂薄板的结构模态,同时布置传声器列阵测量近场声压,通过近场声全息理论重构薄板表面声压分布。最后对比开裂薄板理论模态形状与实验测量结果,分析开裂特征对薄板结构的振动特性及近场声场响应的影响。分析结果表明开裂特征对薄板结构的固有频率和振型有明显影响,同时薄板的声响应跟薄板的振型密切相关。     

基于Fabry-Perot光纤应变传感技术的监测系统

介绍了外腔式光纤法布里-珀罗(F-P)应变传感器的基本原理和信号调理技术。设计了基于F-P应变传感技术和虚拟仪器技术的结构应变实时监测系统并应用于桥梁健康监测现场。现场应用结果表明,法布里-珀罗光纤传感器与传统传感器相比具有响应速度快、动静态测量、绝对测量、抗电磁干扰和易于与钢筋、混凝土复合等特点,适用于桥梁等结构的应变测试。所设计的应变监测系统可用于结构健康状态的在线监测。     

基于光纤光栅的结构应变模态测试及参数识别

以光纤光栅传感器为测量手段实现了基于快速应变响应的结构模态分析。根据位移模态分析的基本原理,推导了应变模态参数识别算法,能够仅根据应变响应数据计算结构的模态参数。搭建了一套采样率为5 000Hz的光纤光栅快速应变采集系统,进行了等截面悬臂梁的光纤光栅应变模态试验并识别了悬臂梁的前5阶模态参数。光纤光栅方法与有限元分析结果相比,固有频率相对误差小于0.6%,比基于电传感器的位移模态测试结果更接近理论值。基于光纤光栅的应变模态分析方法附加质量小,能够适应更复杂的测量环境,具有一定的应用价值。     

光纤应变片的传感研究

本文设计了基于光纤应变片的光纤应变传感器,方法基于测量粘贴于其上的光纤弯曲损耗来获取应变量和形变量。通过微位移架上的位移测量实验与悬臂梁上的应变测量实验,结果表明该光纤应变片提供了同时适合于应变与形变的检测方式。值得一提的是,该光纤应变片的应变响应灵敏度优于电阻应变片的应变响应。     

φ-OTDR振动传感系统中的相位模糊问题

针对-OTDR振动传感系统中的相位模糊问题,推导了背向瑞利散射光功率与干涉光场相位差、干涉光场相位差与光纤应变的关系式,分析了相位模糊现象的发生原因及表现形式,研究了相位模糊对传感系统性能的影响及系统最大可检测应变与空间分辨率的关系,并进行了仿真验证。结果表明:相位模糊是限制系统应变测量范围的主要因素,它会引起振动频率的误判和振动幅度的测量错误,还可能导致大应变信息的漏报;系统空间分辨率越高,应变测量范围越大,说明-OTDR振动传感系统适用于高空间分辨率振动的测量。研究结果为-OTDR振动传感系统参数设计和系统优化提供了理论参考。     

电容器高频振动分析与结构优化

针对非固体钽电容器高频振动环境下物理结构失效问题,利用COMSOL Multiphysics软件对其进行高频振动仿真分析。研究了钽电容器内部应力、应变在高频振动条件下的动态响应特性,分析其失效形式,并对其结构进行优化设计与实验验证。研究结果表明,振动过程中,钽电容器内部应力主要集中于阳极块、阳极引线、调整垫片三者接触处,最大应力随着振动加速度的提高而迅速上升,从而发生断裂失效。为提高电容器结构稳定性,设计一种新型爪式垫片结构。基于有限元分析与振动试验结果表明,优化后的钽电容器在高频振动环境下的工作可靠性得到了显著提高。     

一种新颖的光纤光栅应变与温度双参量传感器

提出了一种光纤微弯协助型光纤光栅(FBG)应变、温度双参量传感的新方案。通过特殊的传感器结构,FBG反射光的中心波长和光强受到应变与温度的调制,根据调制系数的不同,实现了应变与温度的同时测量。实验表明,本传感器有效解决了温度与应变的交叉敏感问题,而且线性响应度高(0．995),结构简单。     

CFRP-钢组合梁剥离破坏FBG应变响应分析

通过碳纤维增强塑料(CFRP)-钢组合梁剥离破坏时的布喇格光栅(FBG)应变响应,分析了CFRP-钢组合梁剥离破坏的过程,研究了FBG应变测量在钢组合梁发生剥离破坏过程中所起的即时响应和预警作用。将光纤光栅粘贴在碳纤维板表面,监测钢组合梁加载过程中CFRP板应变,通过应变响应来判断CFRP板的剥离时刻。对于首先产生剥离破坏且不对钢组合梁受力特性产生较大影响的部位,使用光纤光栅监测,得到应变响应的预警时刻。结果表明,利用光纤光栅应变测量的实时性可起很好的监测、预警作用。     

基于高速摄像技术的管系振动位移测量

针对试验中高速摄像技术在远距离测量振动响应精度较低的问题,提出结合双三次 插值法与Sobel算子边缘检测图像技术的方法,用其处理测得图像来提高测量精度。首先,设计了采 用高速摄像与加速度计两种测量系统的管系振动台试验。然后,对高速摄像系统测得的图像 与加速度计测得的加速度振动响应进行处理并提取位移振动响应数据。最后,从时域和频域 两个角度对比高速摄像与加速度计两种测量系统测得的位移振动响应数据,对高速摄像系统 测得数据的准确性进行分析。结果表明,结合双三次插值法与Sobel算子边缘检测图像处理 技术优化高速摄像技术测得的图像可以获得满足测量与使用要求的高精度位移振动响应数 据。     

基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统

基于单模-多模-单模光纤（SMS）结构的模间干涉现象,在外界环境变化时SMS 光纤结构输出光场散斑图样的变化规律,提出了一种用于振动、应力及温度检测的光纤传感系统。该系统使用光电二极管测量散斑图样部分固定区域的光功率变化,即可得到施加在多模光纤上的外界应力,通过FFT 和Hilbert 变换,可得到外界振动（频率、幅度）和温度变化信息。对该系统的振动测量和温度测量进行定标后,经实验研究测得,该系统振动测量误差小于0.7 Hz,温度测量误差小于5.0%。该系统结构简单,成本低,并可用于多参量的测量。     

激光致声混凝土内部空洞检测

激光致声混凝土内部空洞检测技术是一种针对混凝土脱空鼓包现象的遥感检测技术,具有检测快速,非接触等特点,满足了在一些不方便进行接触式检测的场景下对混凝土内部空洞进行识别的需求。该技术的实现主要分为声波的激发以及声波的探测。文中聚焦声波激发这一部分,用加速度传感器替代激光测振仪,搭建了一套激光致声混凝土内部空洞检测系统,并对内部预制空洞的混凝土试块进行了检测。实验发现混凝土内部空洞的存在会改变空洞上方结构的抗弯刚度,当存在外部激励时,空洞上方的结构将会出现弯曲振动的现象,该振动的频率接近于振动结构的一阶固有频率。使用高功率密度的脉冲激光器可以方便地激发出缺陷区域的弯曲振动,当空洞缺陷较浅时,可以根据弯曲振动在频域的特征响应判断内部是否存在空洞。随着空洞深度的增加,空洞上方结构的抗弯刚度逐渐增强,弯曲振动的振幅减小,仅凭特征频率将难以实现内部空洞的识别。在这种情况下,可以利用表面振动信号的加速度能量谱来表征振动能量,通过振动能量的高低判断混凝土内部是否存在空洞。基于上述理论,成功探测到了混凝土内部深度为150 mm的空洞,验证了利用激光致声技术检测混凝土内部空洞的可行性。     

干涉型光纤传感器检测结构振动的新方法

应用空间相干的光纤传感系统,结合数字图象处理装置,根据干涉条纹的移动方向和移动数,结合物理公式,采集和处理振动状态的图象信号,测得确定性振动的应变～时程曲线,振动频率,与理论解符合,在此基础上测得随机振动的应变～时程曲线,为结构工程振动检测提供一个新方法。     

典型的车载结构振动疲劳寿命估算方法研究

研究典型的车载结构在振动环境下的疲劳寿命估算方法,由此选取常用的3种判断方法:直接观测法、动态应变法和固有频率法,分别分析其判断方法的理论依据和可行性,再进行试验研究。试验过程中采用这3种判断方法同时估算试验结构的振动疲劳寿命,通过对试验结果的比较分析,得到振动环境下结构疲劳寿命的最佳估算方法。     

A Novel Sensor for Detecting the Vibration

The micro-cantilever beamwith a twin long period optic fiber grating sensitive to the strain and the vibration is designed to use as the sensor head. The micro--displacement of wavelength caused by strain or vibration is amplified in the system. Special cladding material is used to eliminate the interference brougth about the temperature. The designing structure is enabled to detect the micro--information.     

振动条件下成像系统与载体联接参数优化设计

载体振动是制约飞行器上光机系统成像像质的主要因素之一,目前针对这一问题的研究集中在优化系统内部支撑固定结构和设计外部附加减振装置等方面,而对于载体与成像系统之间联接参数方面的改进较少。联接参数不仅在静力载荷作用下影响结构的受力状态,还决定了机械子系统的模态和振动条件下系统的响应位移量。首先通过分析静力和振动条件下光学元件变形量受联接位置参数、角度参数的影响,建立了联接参数同系统动态像质的影响关系,进而提出了以成像系统光学传递函数(MTF)为优化目标的振动条件下联接参数优化方法,最后通过某成像系统实例说明:在不改变系统内部光机结构、不增加外部减振装置的前提下,系统优化后的各视场动态MTF同设计值相比综合下降率不到7%,即在给定随机振动条件下系统可获得无模糊的图像。     

刚挠背板动力学仿真与焊点可靠性研究

根据通信设备中刚挠背板互联结构,建立了有限元模型。采用两种约束方案,通过模态分析获得其固有频率和振型;通过随机振动分析,获得其应力应变;根据Coffin-Manson经验公式,结合三带技术建立了互联焊点的振动疲劳寿命预测模型,并计算了其疲劳损伤。结果表明:备用状态下互联结构的一阶固有频率为141Hz,工作状态下为988Hz;随机振动负载条件下刚挠结合部位及焊点与刚性背板连接区为应力集中区;对备用状态下互联结构施加z方向激励,焊点的疲劳损伤最大。     

压电主动构件在桁架结构振动控制中的应用

压电主动构件是一种集作动和传感于一体的能承载的器件。文章主要针对研制的压电主动构件,通过实验研究其在桁架结构振动控制中的应用。结果表明,这种压电主动构件作为桁架结构的内控制源,可以有效地提高结构的模态阻尼、抑制结构振动。     

Fiber optic sensors focus on smart systems

Materials with structurally integrated fiber-optic sensors, the first step toward smart structures, which continuously monitor their own vibration, internal strain and deformation, temperature, and structural integrity are described. It is shown that the Fabry-Perot fiber-optic strain sensor has capabilities that far exceed those of conventional foil strain gauges, which holds the promise of responding to acoustic emission signals while simultaneously tracking the high loads likely to be encountered in practical structures such as aircraft wings. The same sensing system may be able to monitor the degree of cure during fabrication of thermoset composite structures. The fabrication and characterization of such all-fiber, intrinsic Fabry-Perot strain sensors are discussed. Passive and active homodyne signal recovery techniques used in the fiber-optic sensor systems are also described     

高速列车司机室异常噪声分析与控制研究

对高速列车司机室内的噪声和振动进行了测试,分析车内的噪声与振动水平、噪声传递路径及声源特性,探寻造成司机室噪声水平过大的原因,提出通过车轮鏇修解决司机室噪声过大问题的建议,并对车轮鏇修前后的司机室噪声与振动水平进行了对比测试分析,并由此开展了高速列车司机室噪声控制措施的研究.结果表明,车轮第20阶多边形是使车内噪声和振动过大,并形成588 Hz显著频率的主要原因.车辆结构在580 Hz附近存在局部模态区,当外界激振频率落在这一区域时,会激发车辆结构的共振.通过车轮鏇修,改善车轮多边形,可以在一定程度上缓解车内噪声问题.但是,优化车辆结构,使车辆模态避开车内噪声显著频率范围,才能从根本上解决包括司机室噪声过大在内的一系列由于共振引发的车内噪声问题.另外,结构振动声辐射对司机室显著声源具有一定贡献,针对司机室噪声控制,还需要采取一定的减振措施.