大型柔性曲面振动智能检测

以太空太阳能帆板的振动为对象建立大型柔性曲面振动检测样机,提供一种基于非视觉传感方法的大型柔性曲面振动智能检测方法和系统。系统将光纤光栅(Fiber bragg grating,FBG)分布式地封装于形状记忆合金基材中构成传感阵列,采用预应力封装提高FBG传感器的测量范围。根据波分复用和空分复用技术将传感阵列设计为传感网络,植入于曲面中,当被测曲面发生振动时, FBG解调仪检测到分布传感器的波长变化,转化为相应曲面上特征曲线的曲率信息。由曲率信息和弧长信息重建曲面形状,并在屏幕上显示出来,实现柔性曲面智能形状检测。试验结果表明,检测系统的FBG传感网络检测灵敏度高,重建算法速度快,重建曲面精度高,能够应用于大型柔性曲面的安全检测和监控。     

基于FBG传感网络的新型内窥镜形状实时检测系统

通过基于光纤光栅(FBG)传感网络的内窥镜空间形状实时检测系统的搭建,提供了一种新型的内窥镜形状的感知手段。针对内窥镜形状感知的具体要求,进行了光纤光栅大曲率传感器原理研究以及微小尺寸光纤光栅传感网络设计。在不改变内窥镜的结构的前提下,将光纤光栅传感网络介入其固有手术钳道,通过传感网络感知内窥镜上多个离散点空间曲率变化,利用离散曲率形状重建算法重构出内窥镜形状。在此基础上搭建了智能内窥镜实时形状感知系统,给出了数据处理方法和动物试验结果。     

柔性曲面变形检测的FBG方法

为实现太阳能帆板、飞机机翼等薄板类曲面的动态检测,构建了一种基于光纤光栅（FBG）的传感阵列系统。将FBG传感器分布式地封装在形状记忆合金（SMA）薄片上,并采用增加预应力方式,扩大FBG检测拉应力的检测范围;利用空分复用（SDM）和波分复用技术（WDM）将FBG阵列布置到曲面上,传感器分布根据曲面应力状况采用植入式分布,应变较大的地方布置稠密,反之稀疏;曲面发生变形时,解调仪器解调出波长变化;计算机对采集数据进行处理,重建曲面形状并实时显示,以实现曲面的动态检测和显示。实验结果表明,此传感阵列系统的波长变化与曲率具有较好的线性关系,传感器布置合理、测量精度高,利用FBG能够实现曲面变形检测。     

软体气动驱动器弯曲变形光纤传感与形状重构

为解决软体气动驱动器弯曲变形的柔性传感测量问题,提出将光纤光栅植入软体气体驱动器应变限制层进行曲率测量与形状重构的方法。建立了软体机构变形光纤传感重构算法模型,理论分析了光纤光栅光谱变化与应变限制层弯曲曲率的关系。搭建了基于光纤光栅特性的软体传感、解调及曲率标定装置,实验分析了不同曲率下光纤光栅反射光谱的特征,得出光纤光栅中心波长漂移量与弯曲变形曲率的关系,计算得出软体气动驱动器在不同弯曲状态下的曲率值,重构出软体气动驱动器的变形形状,验证了形状重构结果的正确性。实验结果表明:将光纤光栅植入软体气体驱动器应变限制层,利用光纤光栅反射光谱变化可实现软体驱动器的曲率测量与形状传感,3种弯曲状态下光纤光栅传感测量值与软体驱动器曲率标定值之间的最大误差为2.1%。该光纤传感方法在软体气动驱动器柔性传感与闭环控制方面具有广阔的应用前景。     

光纤位移传感的改进网络补偿方法研究

本文研究了一种改进的网络补偿方法，在建立四光纤位移传感结构的数学模型基础上，说明了该方法的补偿机理，并对影响补偿性能的因素进行了分析。改进网络法具有补偿性能完善、实现简单的特点，对于光纤位移传感、粗糙度传感等具有重要的实用价值。     

光纤光栅传感网络的冲击定位方法

针对航空航天层合板结构冲击与振动监测的需求,提出一种基于小波包分解方法和分布式光纤光栅传感网络的板状结构低速冲击辨识方法。根据四边固支板结构的承载形式与光纤光栅传感器的感知特性,设计合理的传感器网络布局,再利用快速傅里叶变换(fast Fourier transformation,简称FFT)与小波包分解对光纤光栅传感网络监测到的冲击响应信号进行时频域分析,获取能表征冲击特性的时域特征分解信号。在此基础上,分别计算出每一个特征分解信号与其对应的时域原始信号之间的互相关系数,并将其做为相似度分配权值,分解出所有样本冲击点对应冲击响应信号的特征分解信号,构建样本信息库。利用Haudorff距离计算测试信号与样本信息库各个信号之间的相似度,并根据相似度来确定冲击点的位置坐标。研究表明,该方法能够实现对航空航天层合板结构低速冲击位置的辨识。     

植入光纤光栅的软体驱动器形状传感研究

软体机器人由于具有柔顺性和适应性等特点,在外科手术和狭窄空间等方面具有无可比拟的优势,为了实现微创手术等狭小空间中软体驱动器的姿态传感监测,提出基于植入式光纤光栅的柔性传感方法,首先将光纤布拉格光栅（FBG）植入在软体驱动器中;然后在软体驱动器的不同弯曲状态下,通过实验测试分析FBG点的光谱、波长漂移量和曲率等信息,利用3次样条插值等算法实现软体驱动器的三维形状拟合重构。实验结果表明,驱动器实际弯曲角度和重构算法之间的误差不足45%,传感器重复性的偏差指数不足7%。所提出的基于植入式光纤光栅的柔性传感方法可以实现软体机器人的姿态传感监测,在医疗外科手术领域具有广阔的应用前景。     

光纤传感技术在桥梁检测中的应用

介绍了国内外桥梁检测技术的发展与应用现状，着重论述光纤传感技术在国内外桥梁检测中的研究与应用，并以应变检测为例介绍光纤传感技术在检测桥梁中的检测原理，方法与最新研究成果，文章最后指出桥梁检测中光纤传感技术的发展方向。     

QTT 主动面系统控制网络初步设计

110 m 口径全可动射电望远镜(Qitai radio Telescope, QTT) 使用主动面调整技术修正天线因重力、温度等造成的天线表面形变,提高天线高频工作下的接收效率。主动面系统作为一种多节点控制网络,需要对其通信技术及网络拓扑进行合理设计,满足功能和性能的需要。通过分析国内外采用主动面技术的大口径射电望远镜的控制网络形式,并对比了典型工业以太网与现场总线的优劣,采用工业以太网作为控制网络的通信协议。分别基于Ethernet Powerlink 和EtherCAT 两种工业以太网技术设计了QTT 主动面分布式控制网络。     

基于神经区域生长瓷砖表面缺陷检测

自动视觉检测是机器视觉在工业方面的一项重要应用。针对目前瓷砖表面缺陷检测仍停留在手工操作水平,劳动强度大,效率低,检测精度远远不能满足实际生产的需要,本文提出一种基于BP神经网络与区域生长法相结合的图像分割技术,并将其应用到瓷砖表面缺陷检测。本算法原理是通过BP神经网络对瓷砖表面进行缺陷检测,将瓷砖主要缺陷分割出来,然后再利用区域生长法对其缺陷部分作进一步分割,使缺陷能被精确、快速地分割出来。通过大量实验说明本算法在实际应用中的精确度达到97%,检测速度得到明显的提高,效果令人满意,具有良好的应用前景。     

神经网络响应面逼近在飞机总体优化设计中的应用

介绍了响应面方法的概念及其数学描述形式。分析了通过神经网络来实现响应面模型构建的方法。结合飞机设计的复杂过程,采用基于响应面的多学科优化方法解决不同的学科之间存在着的各种耦合关系、以及多个学科的综合协调问题。通过神经网络响应面来完成各个子学科空间之间的数据交换与协调,以此来逼近设计空间上的最优解。给出了一个飞机总体方案设计中解决飞机概念尺寸的算例,在子空间和系统层中均采用遗传算法进行优化,并与单一采用遗传算法解决同一问题的结果进行了对比。研究表明,应用神经网络构建的响应面模型能够减少系统的分析次数并能够很大程度上提高模型的精度,最终在设计空间内寻找出较好的设计方案。     

基于薄膜磁阻传感器的弱磁测量系统的设计

介绍了Philips公司生产的薄膜磁阻传惑器KMZSI的内部结构、测量原理，以及用于微弱磁场测量系统的软硬件设计方法。着重介绍了传感器内集成的触发线圈和补偿线圈驱动电路的设计方法，以及上位机软件的设计方法。触发线圈驱动电路基于可编程逻辑器件CPLD而设计；上位机软件采用虚拟仪器编程语言LabWindows／CVI编写。该系统可作为微弱磁场测量的基本系统，并可用于基于弱磁测量的一些应用领域。     

油库检测管理自动化的时分光纤传感网络

本文介绍一个油库油罐液位、温度光时分光纤传感网。网中传感器共享光源、光检测器、光纤及二次仪表。时分光分配网由１×Ｎ、Ｎ×１光纤耦合器及光纤延时线构成并联星结构，并对其进行了设计计算。设计的实验网运行及测试结果说明，这个计算机控制的时分光纤传感网能正确可靠地进行数据采集，可以经济地实现油库检测管理自动化．     

用图象光载波方法进行表面三维形状与振型的自动测量

讨论从被物体表面形状或振型调制的图象光载波信号提取该表面深度或振型全场信息的测量方法，结合成熟的计算机图象处理技术，该方法可构成在精度、量程、自动化程度方面具有很强适应性的无接触测量系统，文中给出了自动测量系统的构成设计，并给出了测量实例。     

基于光学色差传感器的表面粗糙度测量

随着机械加工自动化程度的提高，对表面粗糙度的测量提出了越来越高的要求。表面粗糙度的测量一直面临着提高测量精度和抗干扰能力的挑战，提出了一种新的利用光学色差来测量表面粗糙度的非接触测量方法，这一方法不但具有一般非接触测量所具有的快速、对工件表面无损伤等特点，而且在提高精度和抗干扰能力两方面都有很强的优势。重点介绍了利用光学色差法测量表面粗糙度的理论依据以及基于光学色差原理的光学色差传感器，分析了应用光学色差传感器测量表面粗糙度的工作原理。通过实验证明了理论分析与实验结果相符。     

光纤光栅传感网络应用于环氧树脂固化过程监测的试验研究

光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器由于体积小、信号稳定、与复合材料的相容性好等优点,近年来成为监测复合材料固化过程的首选传感器.本文根据FBG传感器的波分复用技术,形成FBG传感器网络,将该传感网络埋入环氧树脂中,实现了对环氧树脂基板固化过程中树脂温度和残余应变的变化情况的监测,为利用FBG传感网络监测复合材料固化过程提供重要的实验基础.     

基于CMAC神经网络测温传感器的非线性校正

本文充分利用CMAC神经网络的非线性函数逼近功能,并结合电站数据采集和监测系统,提出一种校正电站测温传感器非线性输出特性的新方法,研究表明,该方法简单实用,速度快,精度高。