中国航空科学基金(20125652055)
- 作品数：12 被引量：34H指数：4
- 相关作者：曾捷梁大开周雅斌张先辉李继峰更多>>
- 相关机构：南京航空航天大学南京林业大学北京长城计量测试技术研究所更多>>
- 发文基金：中国航空科学基金国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：电子电信自动化与计算机技术理学一般工业技术更多>>
- 基于应变极值坐标的板状结构静载辨识研究被引量：1
- 2014年
- 针对航空典型板状结构静载监测的需求,选取铝合金板与碳纤维复合材料板为对象,提出了一种基于约束边应变极值坐标辨识原理的静载判位方法。根据此原理,分别构建了基于光纤布喇格光栅传感网络与电阻应变片阵列的静态载荷判位监测系统,并给出了传感器沿板结构约束边线性布局的优化配置规则。研究表明,该判位方法对铝合金板与碳纤维复合材料板具有较好适用性,且静载判位结果不受板结构参数变化影响。实验结果显示,该方法在1 200mm×1 200mm铝合金板上的静载判位误差小于20mm,而在540mm×540mm碳纤维板上的静载判位误差小于11mm。数值仿真与实验结果相吻合。
- 穆昊曾捷梁大开周雅斌孙晓明
- 关键词：光纤布喇格光栅
- 动静态载荷下光纤光栅传感器敏感特性研究被引量：5
- 2015年
- 针对航空航天领域板结构动静态载荷监测需求,研究了基于铝合金板结构的光纤光栅(Fiber Bragg grating,FBG)传感器感知特性。从静载监测角度,得到光纤光栅传感器中心波长偏移量与加载距离、载荷大小和加载角度的对应关系。从动载监测角度,分别得到在不同加载距离和不同加载夹角的载荷作用下,光栅中心波长最大峰值幅度和基于小波包分解的能量谱特征随冲击载荷属性变化的响应特性。研究表明在动静态载荷作用下,光纤光栅传感器中心波长偏移量随加载载荷的增大而呈现良好的单调递增关系。此外,光纤光栅传感器还具有较好的载荷-方向敏感特性,传感器响应灵敏度随着加载夹角增大而逐渐提高。这些特性能够为进一步开展基于光纤光栅传感器的板结构动静态载荷辨识与损伤监测提供有益帮助。
- 曾捷王文娟王博王鑫伟张先辉宋昊
- 关键词：光纤光栅传感器敏感特性板结构
- 加筋复合材料板分布式光纤冲击判位被引量：1
- 2015年
- 针对加筋复合材料板结构冲击损伤监测需求,提出一种基于分布式光纤光栅传感网络的冲击载荷快速判位方法。通过优化分布式光纤冲击监测网络布局,采用小波包分解方法得到冲击响应信号特征,构建了基于特定阶数能量谱幅值比的样本响应矩阵。借助BP神经网络实现对加筋类航空板结构的快速冲击判位。
- 宋昊曾捷王文娟薛景锋曹亮梁大开
- 关键词：光纤光栅传感器小波包分解神经网络
- 基于监测波峰绝对积分的双折射光子晶体光纤环镜轴向应变传感器研究被引量：2
- 2013年
- 理论推导了双折射光纤环镜波长变化与轴向应变的公式,研究表明:双折射光子晶体光纤环镜轴向应变灵敏度比传统双折射光纤环镜大为减小。通过监测双折射光子晶体光纤环镜波长的变化,来实现轴向应变的测量就变得较为困难;且输出干涉光谱局部呈凹凸不平,波长监测容易导致数据测量误差。实验监测双折射光子晶体光纤环镜应变光谱,对应变光谱分析发现:随着应变增加,监测波峰下的绝对积分呈现减小的趋势。进一步精确计算分析发现:监测波峰下的绝对积分与应变成线性关系。基于此,提出了通过监测波峰下的绝对积分的变化,来实现轴向应变的测量。波峰下的绝对积分是表征各波长光强的综合性能指标,通过监测波峰下的绝对积分的变化,来实现轴向应变的测量,不仅可以克服双折射光子晶体光纤环镜监测波长变化的困难,而且还可以克服波长监测局部寻优导致的测量误差。
- 江莺曾捷梁大开汪学良倪晓宇章晓燕李继峰罗文勇
- 关键词：光子晶体光纤光纤环镜波长变化轴向应变绝对积分
- 基于分布式FBG的钢轨动静态载荷监测研究被引量：3
- 2015年
- 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。
- 张先辉史璐刘苏州毛超群梁大开
- 关键词：光纤BRAGG光栅传感器钢轨
- 基于光纤传感水热平衡法测量碳纤维圆筒结构的热扩散系数被引量：4
- 2013年
- 基于光纤布拉格光栅和傅里叶热传导方程提出了一种实现复合材料圆筒结构热扩散系数测量的水热平衡法,并进行了理论分析和实验研究。当圆筒结构内部流体温度升高,由初始低温平衡状态向高温平衡状态过渡,其内部流体热量从内向外传递,由于热阻的存在,而使内外壁呈现不同的温度特性,导致内外壁温度分布呈现差异性;依此原理,利用光纤布拉格光栅温度敏感特性,获取中心波长与温度函数关系及中心波长与时间函数关系,确定圆筒结构温度分布函数;根据傅里叶一维导热方程和边界条件即可求得结构热扩散系数。实验表明,升温测量与降温测量结果具有一致性,证明了该测量方案的可行性与可靠性。该测量系统具有传感元件简单、稳定性好、可操作性强等优点,为此类圆筒结构热扩散系数测量提供了一种新颖可行的方法。
- 周雅斌曾捷张倩昀石庆华李继峰曹海东张先辉
- 关键词：热扩散系数碳纤维复合材料光纤布拉格光栅
- 基于光开关和图论的多主体协作光纤传感网络自修复方法研究被引量：7
- 2014年
- 针对多主体协作健康监测系统中光纤传感网络链路故障,提出了一种基于光开关和图论的光纤传感网络自修复方法。研究采用图论相关理论表述含光开关光纤传感器网络链路的连通情况,据此研究了光纤传感网络出现链路故障时光开关的切换策略,实现对失效光纤布拉格光栅(FBG)传感器信号的自修复。以航空铝板结构试验件为实验对象,针对光纤传感网络典型链路故障,对基于光开关和多主体协作的光纤传感网络自修复效果进行了对比实验。实验结果表明:在光开关和主体协作下,识别精度较没有修复时识别精度提高10.02mm,仅比网络结构完好时识别精度降低3.61mm,有效提高了载荷识别精度以及光纤传感网络的可靠性。
- 曾田梁大开曾捷张晓丽孟静
- 关键词：光纤光学光开关图论多主体协作自修复
- 监测点波长对高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度的影响被引量：2
- 2013年
- 研究了高双折射光纤环镜监测点波长对轴向应变灵敏度的影响.经理论推导得出高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式.结果表明:当高双折射光纤材料选定后,灵敏度随着监测点波长的增大而增大;当监测点选定后,监测点的灵敏度为常数,波长变化与应变成线性关系.实验选取不同波长的波峰进行应变灵敏度监测,对各监测点进行数据拟合,实验结果与理论分析一致.研究结果对提高高双折射光纤环镜应变、温度等灵敏度具有指导意义.
- 江莺梁大开曾捷倪晓宇
- 关键词：波长灵敏度监测点
- 双折射率对双折射光纤环境轴向应变灵敏度的影响被引量：3
- 2013年
- 为了研究双折射率对双折射光纤环境轴向应变灵敏度的影响,选取双折射应变系数相同,双折射率不同的双折射光纤,通过数值模拟得到轴向应变灵敏度随双折射率变化的趋势。模拟结果表明轴向应变灵敏度随着双折射率增加而减小。实验选取不同双折射率光纤构建光纤环境轴向应变传感器,进行应变灵敏度对比实验,将获取的双折射率、轴向应变灵敏度数据进行曲线拟合,实验拟合曲线与仿真曲线呈现良好的一致性。结果表明,选择双折射率较小的双折射光纤作为敏感元件可以提高双折射光纤环境轴向应变灵敏度,但是双折射率存在一定下限,否则将产生微弱的干涉光谱而无法进行轴向应变测量。
- 江莺曾捷梁大开倪晓宇周雅斌
- 关键词：光纤光学轴向应变灵敏度
- 基于辅助电介质层的棱镜表面等离子体共振效应研究被引量：2
- 2014年
- 研究了一种基于棱镜基底-辅助电介质层-金膜-待测介质四层结构的表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)效应激励模型.采用薄膜光学与波导理论,探索了由辅助电介质层与金膜复合而成共振薄膜对SPR效应的激励机理与调制特性.借助时域有限差分方法,数值模拟得到辅助电介质层属性与共振能量传输特性关系.在此基础上,构建了波长调制型棱镜辅助电介质层结构SPR激励系统.研究结果表明,当待测介质折射率相同时,相较基于棱镜基底-金膜-待测介质三层结构的Kretschmann激励模型,辅助电介质层激励模型共振光谱整体向长波方向偏移且半波宽度出现显著展宽效应.而当待测介质折射率增大时,辅助电介质层型激励模型的共振光谱不仅会向长波方向偏移,而且折射率响应灵敏度比棱镜Kretschmann三层激励模型高出75%.因此该模型能够为诸如高灵敏度检测、新型光学滤波与调制器件设计等领域的研究应用提供理论与实践储备.
- 张倩昀曾捷李继峰周雅斌张先辉曹海东
