缆索内置光纤光栅传感器胶接植入试验研究

为实现光纤光栅传感器胶接固定于桥梁缆索钢丝以监测缆索索力,利用胶接结构的剪切测试、钢丝疲劳测试和循环加卸载测试分别对光纤光栅传感器支座与钢丝间胶接结构的剪切性能、疲劳可靠性以及胶接光纤光栅传感器的测试性能进行评估.试验发现:光纤光栅传感器支座与桥梁缆索钢丝间的胶接结构具有较大的剪切载荷,且200万次疲劳载荷对其胶接结性能影响较小;胶接固定于钢丝上的光纤光栅传感器可测出钢丝加卸载的滞回效应,并每个循环加、卸载的波长和钢丝承载载荷关系呈线性且分别重合.结果表明:内置光纤光栅传感器的胶接固定结构具有良好的剪切力学性能和疲劳可靠性,可保证其光纤光栅传感器的测试具有良好的准确、稳定、可靠性.     

埋入式FBG混凝土应变传感器特性研究

光纤光栅传感技术在混凝土结构健康监测中具有广泛应用前景。研究了一种埋入式光纤光栅混凝土应变传感器,从力学角度理论分析了埋入式光纤光栅应变传感器的工作原理,并对传感器的结构和制作工艺上展开了详细的分析和有限元验证,并对传感器的性能进行了试验研究,试验结果表明:该结构的传感器具有较好的重复性、一致性和温度补偿特性。     

缆索内置光纤光栅应变传感器研究

针对缆索局部埋植传感器测试索力的特殊要求,特制光纤光栅应变传感器,传感器封装保证光纤光栅植入缆索的成活率,减敏结构设计保证缆索索力测试的大应力监测要求.针对应变传感器与钢丝的2种连接方式,即传统的结构胶连接和特制的抱箍机械连接方式进行了张拉性能测试.由标定的传感器力敏系数可知,在钢丝产生5000×10-6的应变变化下,光纤光栅实际中心波长变化不超过2900pm,达到了减敏效果,传感器可以满足大索力长期测试要求.     

光纤光栅传感器在水布垭面板坝安全监测中的应用

本文分析了光纤光栅传感的基本原理,在坝体模拟槽试验中具体验证了波长变化与温度的关系;通过建设中的清江水布垭面板坝工程,研究了用于大坝监测的光纤光栅传感器的系统构成,并成功地大规模布设了光栅应变传感器与温度传感器;监测结果表明光纤Bragg光栅传感器监测系统具有良好的稳定性与耐久性,为建筑结构的健康诊断提供可靠的依据。     

FBG应变传感器的疲劳性能研究

将光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器埋入树脂基复合材料内部,采用试验的方法研究了传感器的疲劳性能.FBG应变监测曲线变化规律符合复合材料层合板疲劳理论,经历106次循环载荷作用过程后,最大应变测量相对误差为1.11％,保持了良好的应变测试能力和较高的测量精度.实验证明:FBG能够实现对交变应变、应力的监测,具有良好的抗疲劳能力,为重要结构服役过程中的在线损伤监测、剩余寿命预报以及材料破坏失效的预警奠定了重要基础.     

FBG无应力计反演混凝土热膨胀系数的方法研究

在引水隧道衬砌混凝土应变的监测中,选择隧道混凝土衬砌断面结构应力集中部位布设光纤光栅(FBG)传感器,采用降温阶段的数据,混凝土自生体积变形和湿度的变形趋于平稳。利用应变和温度的波长反演热膨胀系数,分析结果表明,直接对应变和温度的波长数据进行线性拟合,估计值和真实值更加接近,精度更高。     

一种适于柔性无人机机翼形变的测试方法

文中叙述了一种适用于轻质柔性无人机机翼弹性形变实时测量与监测的系统方法;该方法采用光纤光栅传感器在翼梁上测得的应变数据,通过Ko位移理论公式[1],求出测量点处的实际变形,从而显示出无人机在飞行过程中,受到弯曲、扭转载荷以及弯扭组合载荷的挠度、转角等信息,使地面控制人员能够直观地观察到机翼的变形情况,从而改变控制策略、防止结构破坏危险的发生;该方法已经通过样机地面滑跑试验的验证,光纤测量值经过统计修正,使得地面滑跑试验结果精度高,可靠性好,未来可以作为柔性机翼实时变形测试的实现方法。     

高温暴露对索力监测用胶接植入光纤光栅传感器的测试性能影响研究

高温暴露是桥梁缆索索力监测用胶接固定的光纤光栅传感器测试准确、可靠性的关键影响因素,为了了解高温暴露对缆索索力监测用胶接植入光纤光栅传感器测试性能影响,将胶接于缆索钢丝上的光纤光栅传感器进行高温暴露测试(80℃ )、循环加卸载测试以及剪切性能测试,进而分析、讨论高温暴露对光纤光栅传感器的测试性能影响。结果发现:在钢丝承载较小时,高温暴露后胶接于钢丝上的光纤光栅传感器载荷－波长关系的斜率明显小于承载较大时,且在钢丝承载较大时,高温暴露导致载荷－波长关系下移而明显处于未暴露的下方,这主要是由光纤光栅在应力(预张)和温度作用下的应力松弛和钢丝的力学性能变化导致。     

布拉格光栅传感器应用实例

由于环境等各种不利因素的影响,隧道二次衬砌应力、应变状态的长期监测受到人们的重视.分析了光纤光栅传感器传感原理,将光纤布拉格光栅传感器应用于新厂隧道二次衬砌应力、应变监测.光纤布拉格光栅传感器所采集的数据通过隧道分析软件生成隧道应变位移图与隧道各测点时空图进行对比.通过隧道分析软件生成的隧道应变位移图能更直观的表现隧道断面受力及位移情况.     

基于短栅区光纤光栅传感器的油气管线腐蚀在线监测系统研究

基于短栅区光纤光栅传感器设计了一种油气管线腐蚀在线监测系统。对应油气管线外表面周向非线性应变,该系统可以测量油气管线腐蚀缺陷,保障管线安全运行。通过对管线圆柱型腐蚀缺陷周向应变特性及光纤光栅应变传感模型的理论分析,设计了3mm短栅区光纤光栅的应变传感阵列,并在模拟油气管道上验证了测量圆柱型缺陷表面周向非线性应变的可行性。结合波分复用、时分复用技术及光纤光栅解调系统可以组成解调7×7个应变及1个温度补偿共计50个光纤光栅传感器的在线监测系统。该系统已应用于中海油渤南龙口天然气终端处理厂,监测结果表明该在线监测系统稳定可靠,是监测油气管线腐蚀状况,保障管线安全运行的一种有效可靠方法。     

基于光纤光栅传感的根式沉井静载实验研究

应用光纤光栅传感网络测量桥梁根式沉井在破坏性静载荷实验中的应力变化。进行现场实验,根据有限元分析,多通道光纤光栅传感阵列设计安装在沉井的合适位置。根据沉井土层的分布情况,共布置10层光纤光栅传感元,每层包括8个光纤光栅应变计和1个光纤光栅温度补偿器。布置安装的光纤光栅传感系统通过对每层8个应变点的监测,可以准确测量同一水平结构层的应力变化分布。实验结果表明,光纤光栅传感网络可以在全程载荷实验过程中,监测桥墩的应力变化,为桥梁的安全运营提供了可靠的依据。     

边坡光纤光栅监测与自适应卡尔曼滤波模型

山地变电站往往建设在地质条件复杂性的位置.地表裂变,突起,土体缓变,往往诱发更严重的地质灾害.结合楚雄220 kV边坡变电站的工程实际情况,利用光纤Bragg光栅(FBG)传感器,进而实现了对大型复杂结构环境的多参量、多点监测.通过建立自适应卡尔曼跟踪滤波模型,对边坡表面应变传感器,温度补偿传感器的数据,进行跟踪滤波,从而得到更为有效的监测数据.     

基片式FBG在飞机蒙皮测试中的对称补偿研究

基片式FBG传感器封装结构在应变测试中受到广泛关注,尤其是在航空航天领域,其粘贴方式对监测飞机蒙皮应变具有重要意义。为了提高基片式封装结构的FBG测量飞机蒙皮应变精度,对薄板试验件粘贴基片式FBG传感器进行力学性能研究,实验结果表明传统粘结基片式FBG传感器方式会引起被测薄板材在拉伸过程中产生非线性变形。据此,通过ANSYS有限元分析软件仿真粘贴1 mm传感单元的1.5 mm薄板静态加载过程,并进行静力学有限元优化分析,力学分析及理论推导结果显示,对称粘贴基片式FBG传感单元能够解决应变与波长非线性关系,且能够有效补偿温度对测量的影响。搭建FBG解调系统与MTS力学测试实验系统,实验结果表明,在对称补偿的布点方式下,应变测试线性度为0.998,传感单元应变灵敏度为0.946 pm/με,提高了应变测试精度,可以有效的应用到飞机蒙皮应变测试。     

民用飞机结构健康监测系统的设计方法

结构健康监测技术是确定飞机结构完整性的革命性创新技术,其在减少飞机运营成本、提高飞行安全等方面具有非常突出的潜力和优势,将使民用飞机结构的维护策略发生变革：从定期计划维修向基于结构实时状态的视情维护转变。首先介绍了民用飞机结构健康监测技术国际研究现状及其国产民机应用SHM的必要性,论述了民机结构健康监测系统需要监测的金属结构和复合材料结构损伤、载荷、部位、损伤类型,以及理想SHM系统的要求。民机结构健康监测的主要参数包括载荷/环境谱、关键部位应变场、关键部位损伤三大类。给出了民用飞机结构健康监测系统设计方法,阐述了SHM主要监测参数及适用的传感器,介绍了民用飞机结构健康监测系统的总体架构设计和功能架构设计。     

FBG传感器在复合材料固化监测中的应用

FBG传感器广泛应用于复合材料结构健康监测中,将双光栅的FBG传感器埋入到玻璃纤维/环氧树脂预浸层合板结构中,监测热压固化过程中温度、内应力变化以及固化残余应变,分析了残余应变对FBG传感器性能的影响。实验表明FBG传感器可以有效监测复合材料结构固化过程的温度和内应力,以及由温度计算的粘度变化,为智能固化控制提供依据,且固化于复合材料结构内的传感器可用于结构的全服役周期健康监测。     

输电铁塔塔身光纤光栅结构监测与时序融合研究

输电铁塔多处复杂地质结构,受不同地质灾害、风作用等影响易发生压坏、倒塔等现象,严重威胁电力系统稳定运行。常规目视巡视方法经济损耗大,不能及时发现问题。选取具有三层横担形式的双回路直线型输电塔,通过对输电塔ANSYS仿真分析获得应力分布。采用一种基于光纤Bragg光栅（FBG）传感网的输电铁塔在线监测系统测得塔身应变数据。通过分批估计与基于标准差的加权平均时序融合分析处理方法分别对4只FBG应变传感器在近半年采集的样本数据进行了融合,得到4支FBG应变传感器的时序融合值为：61.67με、61.37με、61.97με、61.82με。融合后的值可用于提高损伤识别的准确率,常规的目视巡视方法得到改善。     

基于分布式FBG的钢轨动静态载荷监测研究

针对铁道领域钢轨应变监测需求,提出一种基于光纤Bragg光栅（ FBG）传感器的钢轨应变监测系统。从静态载荷监测角度,研究了不同加载位置的FBG传感器中心波长随加载载荷大小变化的关系。从动态载荷监测角度,研究了循环加载状态下的各FBG传感器中心波长偏移量特性。研究表明：在静态载荷作用下,各FBG传感器中心波长偏移量均随加载载荷增大而呈现良好线性变化关系,且传感器对载荷加载距离和角度变化较为敏感。在动态循环载荷作用下,FBG传感器网络能够较好地实现对钢轨应变和温度参量的实时监测。这些研究为钢轨应变与损伤分布式在线监测技术提供了有益借鉴。     

飞机强度试验中结构健康监测采集控制系统

针对结构健康监测在全机疲劳试验中需要采用多种监测系统的特点,结合飞机强度疲劳试验对数据采集的要求,设计了一种将光栅光纤传感器、压电传感器和声发射传感器等集成为一体的飞机结构健康监测系统.设计了多类型传感器采集控制系统,其中采用了分布式、多任务的结构设计,解决了多台设备采集数据的同步性、有效性和一致性.针对多类传感器的数据源多、数据类型多的特点,设计了通用数据结构解决了多类传感器的数据合并处理问题.通过在某全机疲劳试验中的运用,验证了本系统是一种稳定、高效、易扩展的多传感器健康监测集成系统,能够获取更加可靠、全面的健康监测数据,为健康监测在全机疲劳试验中损伤的准确识别,提供了强有力的支撑.     

FBG传感器在PHC管桩竖向静载试验中的应用

根据目前FBG传感器在混凝土管桩中的应用现状,介绍了FBG传感器的数据处理原理,针对试验中最易发生破坏的环节,提出了一种可靠的FBG传感器埋设工艺,结合现场PHC管桩竖向静载试验,将试验数据与传统电阻应变片测试技术相比。试验结果表明:FBG传感器存活率高达97.06%,测试数据可靠,测试精度满足工程要求,FBG传感器完全可以应用到PHC管桩竖向静载试验中。