曲率光纤传感器的智能夹层系统研究

根据光纤自诊断系统模块化、集成化要求,将曲率光纤传感器以环形布置在PE膜的对称两面,研制了一种智能夹层系统,它可以同时测量结构的曲率和扭转。提出了智能夹层系统的标定方法。对埋有光纤智能夹层的玻璃纤维增强树脂基复合材料试件在CMT6305型电子万能试验机上进行了轴向拉伸、压缩试验和三点式弯曲性能试验,结果表明,智能夹层的埋入对智能结构力学性能有一定的影响,但影响不大。将光纤智能夹层埋入复合材料内部进行了结构曲率测试,在埋入过程中,光纤传感器的完好率达100%。与埋入前的标定结果相比,智能夹层在埋入后的曲率测量最大偏差为5.2%,说明光纤智能夹层可以在埋入复合材料之前进行标定。     

基于超声波技术的智能跟随小车

本文设计了一种基于超声波技术的智能跟随小车,小车采取四轮运动方式,采用步进电机进行驱动控制,利用红外距离传感器实现小车的防碰撞。建立了跟踪目标位置的数学模型,进行了控制系统的硬件设计并进行了相应的实验,实验结果显示,小车能在5m以内对目标进行跟随,并可以很好地实现防碰撞。     

利用光纤曲率传感器重建三维曲面结构

为了实现对弯曲结构的三维空间数据的测量与重建,建立了光纤曲率传感器的准分布式测量系统。对该系统中传感器的布置方式、空间弯曲曲率和扭转角的测量及三维结构重建方法进行了研究。首先,将光纤曲率传感器绕成环形,布置在柔性基底的两个对称表面,组成准分布式测量系统。根据线性叠加原理,同时测量出结构的弯曲和扭转变形。使用光纤曲率传感器提供的弯曲和扭转信息,采用微分几何的方法,建立由曲线切线和曲率确定的运动坐标系,在运动坐标系中根据空间结构的扭转角确定密切平面。然后,在密切平面中进行曲线的弯曲计算和运动坐标系的变换分析,并进行拟合过程的公式推导。最后,对该方法进行了试算验证,并利用准分布式测量系统对两支点间距为500 mm的简支梁进行了结构重建。结果显示,在相邻两检测点进行20点插值时,简支梁曲线的最大偏差为1.1 mm,表明设计的系统和重建方法能够较高精度地实现曲面结构的三维重建。     

形变光纤传感器的特性及结构优化

提出一种可直接检测结构形变的光强调制型光纤传感器,采用弯曲增敏技术提高光纤对弯曲变形的灵敏度。利用悬臂梁、简支梁和标准圆柱体对传感器的静态特性进行分析,得到传感器的静态输出曲线,并对传感器的灵敏度方向性进行了测试,结果表明,本文传感器可以区分弯曲变形的方向,且变形曲率在-16.67~16.67m-1(对应的弯曲半径为60mm)范围内有较好的线性输出。对传感器进行Monte Carlo光线追迹分析,并结合正交试验法对传感器的光泄漏区结构参数进行了优化分析,结果表明,光泄漏区的深度和齿数对传感器的灵敏度有显著影响,为提高传感器的性能提供了依据。     

利用光纤曲率传感器测量轴向应变

为了实现对轴向线应变的测量,建立了光纤曲率传感器的轴向线应变测量系统。对系统中传感器的布置方式、敏感区的位置优化和测量系统的数学模型等进行了研究。根据光纤曲率传感器只对曲率变化敏感的特性,将传感器绕成圆弧形布置在被测物体的表面,并保持传感器敏感区表面与被测物体表面垂直;对传感器上的点在轴向力作用下的移动轨迹进行了分析,建立了轴向线应变与传感器曲率之间的数学模型;在上述数学模型的基础上,对传感器敏感区的位置进行了优化。最后,对聚氨脂橡胶块在电子万能实验机上进行压缩,使其产生轴向线应变,利用上述的测量系统对聚氨脂橡胶块的轴向线应变进行了测量实验。实验结果表明,本文系统的应变测量精度为0.002 8应变单位。     

新型光纤曲率传感器的研究

研制了一种新型的光强调制型光纤曲率传感器,直接以结构的曲率为被测量。通过在传感器的敏感区涂一层石墨来提高传感器的灵敏度,并保护敏感区在安装过程中不被损坏。对该传感器的静态特性进行了实验分析,结果表明：其输出电压与曲率呈较好的线性关系,并具有方向性。基于弯曲光纤端面上各点孔径角的不相同这一理论．提出了该传感器的传感原理。     

曲率光纤传感器传感原理和参数优化

为了更好地了解曲率光纤传感器的工作原理,进一步优化传感器的性能,利用TracePro光学软件对弯曲光纤中传播的光线进行光线追迹,采用几何光学方法描述敏感区对光强的调制原理,推导出光功率损耗与光纤弯曲半径、敏感区几何参数间关系的数学模型,并通过实验验证了其有效性.研究结果表明,在曲率光纤传感器中,光线在弯曲光纤中的传播路...     

曲率光纤传感器的智能夹层系统研究

根据光纤自诊断系统模块化、集成化要求,将曲率光纤传感器以环形布置在PE膜的对称两面,研制了一种智能夹层系统,它可以同时测量结构的曲率和扭转。提出了智能夹层系统的标定方法。对埋有光纤智能夹层的玻璃纤维增强树脂基复合材料试件在CMT6305型电子万能试验机上进行了轴向拉伸、压缩试验和三点式弯曲性能试验,结果表明,智能夹层的埋入对智能结构力学性能有一定的影响,但影响不大。将光纤智能夹层埋入复合材料内部进行了结构曲率测试,在埋入过程中,光纤传感器的完好率达100%。与埋入前的标定结果相比,智能夹层在埋入后的曲率测量最大偏差为5.2%,说明光纤智能夹层可以在埋入复合材料之前进行标定。     

光纤传感技术测量曲率的研究进展

光纤传感器具有抗电磁干扰、体积小、耐腐蚀及可集成等诸多优点,已被国内外公认为最具有发展前途的高新技术产业之一.在材料结构领域中,负载结构下的变形曲率是一个非常重要的结构参数.在分析传统曲率测量技术的局限性和光纤传感技术特点的基础上,重点介绍了不同类型光纤传感器测量曲率的研究现状,并分析了它们各自的特性.最后,提出高集成...     

计量泵机电一体化控制系统设计

目前计量泵流量的调节是通过人工对泵体上的手轮进行操作实现的．其调节流量的精确度难以满足现代化大规模生产工艺流程控制的自动化要求．针对这一问题,进行了计量泵机电一体化控制系统的研制,采用了一种对计量泵用步进电机驱动,用单片机进行控制,并对其流量进行闭环控制的方法．试验表明,该控制系统既能满足现场自动控制的需要,又能确保计量泵的计量相对误差控制在2％以内,较好地解决了计量泵存在的上述问题．