一种新型的光纤曲率传感器

开发了一种新型的埋入式光纤曲率传感器 ,以结构的曲率变形对传感器的输出光强实现强度调制 .对传感器的静态和动态特性作了分析 ,提出了该传感器的传感机理 ,对传感器的结构作了改进 .将此传感器埋入树脂基复合材料板内部 ,测量板的弯曲变形 .可利用此曲率传感器组成准分布式传感系统检测智能结构的形状变化 .     

差动结构式光纤曲率传感器

设计了一种新颖的属于强度调制型的光纤曲率传感器,其传感部分采用了双光纤接收组的差动结构,信号解调电路部分主要由双对数放大器ADL5310和仪表放大器AD623构成。通过弹性简支梁中点处受力产生梁面弯曲来模拟待测曲面的曲率变化,对曲率理论与传感机制两方面进行了理论研究。此外,还完成了相应的实验测试,且结果表明该传感装置对曲率变化具有很高的线性响应度。由于该传感装置具有结构简单、成本低、灵敏度高等特点,因此可在曲率检测领域得到实际应用。     

基于波纹管杠杆组合结构的光纤光栅压力传感器设计

针对井中水压高精度测量的需求,基于波纹管的压力传感特性,及悬臂梁的杠杆放大结构,设计了一种高灵敏度的光纤布拉格光栅压力传感器,通过弹性片连接的杠杆结构将压力作用下波纹管的轴向变形放大为光纤布拉格光栅的轴向应变,以实现压力的高精度测量。建立了传感器机械结构的力学模型,推导了传感器中光纤布拉格光栅中心波长变化与压力的数学表达式,并通过有限元方法对传感器的压力灵敏度进行了仿真。该传感器仿真和实验压力灵敏度分别为14.8 pm/kPa和14.1 pm/kPa。该压力传感器能够对小量程范围内的压力进行准确测量,同时可以通过改变杠杆臂长参数改变传感器的灵敏度,调整其测量量程。     

基于光频域反射技术的表面粘贴分布式光纤传感器应变传递特性分析与试验

分布式光纤传感器由多层结构组成,用于测量土木工程构筑物表面变形时,光纤与结构基体间存在一个应变传递过程。为了揭示表面粘贴分布式光纤传感器应变传递特性规律,结合经典的剪滞理论,分析光纤在不同粘贴长度和中间层参数下,低应变传递系数区段的范围与变化。通过室内试验,在PVC管表面紧邻并行粘贴两条光纤,采用基于光频域反射(optical frequency domain reflectometer,OFDR)的分布式光纤感测技术测量光纤在管中部受不同集中荷载下的应变,得到应变传递系数分布及变化。结果表明:在不同荷载下,OFDR实测光纤应变传递系数的分布规律具有一致性,符合理论分析,研究成果对分布式光纤传感器应用于结构表面变形的检测与监测工作具有一定的指导意义。     

高频CO2激光脉冲写入PCF-LPFG传感特性研究

采用高频CO2激光技术在柚子型光子晶体光纤(PCF)上写入长周期光纤光栅(LPFG),并对其温度、应变和弯曲特性进行了实验研究。实验测得,PCF-LPFG谐振波长的温度和应变灵敏度分别为0.002nm/℃和0.001 8nm/με,谐振峰损耗值对温度和应变不敏感。由于高频CO2激光写入为单侧写入,导致PCF-LPFG透射谱的弯曲特性与方向和曲率直接相关。选择弯曲灵敏度较大的方向进行了弯曲测试,测得在一定的曲率范围内,PCF-LPFG的谐振波长及谐振峰损耗值的灵敏度分别为-5.45nm/m-1和3.32dB/m-1。基于PCF-LPFG的透射谱温度不敏感特性,本文为制作不受温度影响的应变和弯曲传感器提供了新的方法。     

基于双光纤光栅的流速传感器设计

针对智慧海洋领域对海洋流速监测的要求,基于双光纤光栅能消除温度对流速的交叉灵敏度特性及悬臂梁的杠杆放大结构,设计了一种用于测量流体流速的双光纤光栅流速传感器。该传感器主要由外壳、光纤光栅测试组件及固定件组成,采用无胶化密封封装,进行了灵敏度及动态范围的测试,此外还分析了不同温度和压力对传感器性能的影响。通过高精度解调仪解调,设计的光纤流速传感器的灵敏度为76 mm/s,流速测量范围为0 ~ 1.2 m/s,且该流速传感器对温度和外界压力都不敏感,能够实现对流速单一参量的监测,可以满足油气田开采、油气输送管道、海洋河流等环境下流体测试的需求。     

多模光纤包层吸收特性对SMS光纤结构温度特性的影响

基于模式干涉原理,建立了分析多模光纤包层吸收系数随温度变化对单模-多模-单模(SMS)光纤结构透射光谱影响的理论模型,利用此模型进一步分析了多模光纤包层吸收特性对SMS光纤结构温度特性的影响规律.发现不同温度下,多模光纤包层的吸收特性变化仅对SMS光纤结构透射光谱的传输损耗有影响,并且随着多模光纤包层吸收系数随温度的变化率增大,传输损耗的变化增大;而不同温度下,多模光纤包层的吸收特性变化对SMS光纤结构透射光谱的特征谷位置没有影响.从而得到多模光纤包层吸收特性主要影响基于传输损耗变化解调的各类SMS光纤传感器的温度特性,而对基于特征波长变化解调的各类SMS光纤传感器的温度特性没有影响.     

光纤流量计的研制

将传统的涡街流量计和光纤传感技术相结合,设计了一种光纤流量计。阐述了光纤流量计的测量原理,给出了涡街原理和在微弯损耗作用下的光纤损耗系数公式。介绍了经过改进的传感器结构和光纤流量计的硬、软件部分,给出了相应的放大、滤波、整形电路原理图和软件流程图。给出了实验数据并对结果进行了讨论和总结.     

光纤光栅传感器旋转扭转时管道曲率的检测方法

在非开挖地下管线探测中，利用光纤光栅传感器测得地下管线的等距离离散点曲率信息，通过空间曲线重建方法重建出地下管线的空间位置形状，是一种探索中的新方法，在测量地下管线的离散点曲率时，光纤光栅传感器除了承受弯曲变形外，还会发生扭转的情况，该文提出了一种在光纤光栅传感器基材整体旋转或扭转情况下得到离散点曲率的算法，从而提高重建精度，通过模拟算例验证了曲线重建时算法的效果。     

一种反射式光纤传感器的受光特性分析

对研制的一种新结构光纤传感器在精加工表面上的受光特性进行了理论分析和实验结果分析。研究结果表明,光纤测头两路输出信号之比能显著地减少光源发光强度波动及被测表面粗糙度对位移测量结果的影响,从而有利于提高抗干扰能力和测量精度。这是一种性能更为优越的非接触式位移传感器。     

高托蜂窝式组合梁的研究与试验分析

研究高托蜂窝式钢与混凝土组合梁的计算方法,按照拟定的计算方法设计3振梁进行试验,取得了较为翔实可靠的试验数据,通过整理与分析,对高托蜂窝式组合梁的整体受力性能和承载力作出评价,通过理论值与实测值的对比分析以及对梁在试验过程中的性态分析,验证理论计算及各项假设的正确性．总结出高托蜂窝式组合梁的设计计算方法,以促进这种渠的设计与应用．     

钢与高强混凝土组合梁的抗裂性能

研究了4根钢与高强混凝土组合梁的抗裂性能·试验表明,当荷载达到极限荷载的40%左右,微裂缝首先在加载点下的混凝土板底面出现,然后在加载点间逐渐增加,最后裂缝贯穿板顶;得到组合梁的混凝土板及型钢应变与荷载关系的曲线,分析钢与高强混凝土组合梁工作机理·利用弹性分析理论建立钢与高强混凝土组合梁开裂荷载的计算公式,计算结果与试验结果对比,二者吻合良好·给出了钢与高强混凝土组合梁裂缝宽度的计算公式·     

硬涂层悬臂梁减振机理分析模型的建立

由于无法有效确定硬涂层阻尼占整个系统阻尼的份额,致使创建硬涂层复合结构减振机理分析模型变得非常困难.从分离硬涂层的阻尼贡献出发,研究了创建硬涂层悬臂梁减振机理分析模型的方法.首先,对涂层前后的悬臂梁系统进行了减振特性实验,获得了固有频率、阻尼比和振动响应.然后,在对涂层前后悬臂梁系统储能及耗能分析的基础上,确定了获取硬涂层材料阻尼贡献的方法.最后,基于Oberst梁理论,创建了同时考虑材料阻尼和等效黏性阻尼的悬臂梁系统减振机理分析模型,并校验了分析模型的正确性.结果表明:利用分离出的硬涂层材料阻尼以及涂层前测试获得的阻尼,可创建用于模拟实际涂层梁系统动力学特性的解析分析模型.     

环氧树脂改性沥青材料研究

研究了采用环氧树脂来提高沥青使用性能的方法.通过比较有无采用高速剪切分散制成沥青材料的微观结构,确定了制备改性沥青材料时的合理方法.对研制材料的拉伸性能进行检测表明:其抗拉强度最高达1.78 MPa,断裂延伸率最高达到241.61%,满足环氧树脂改性沥青材料的要求.由马歇尔实验确定了混合料的最佳油石质量比,并按该比例制成复合梁进行了疲劳实验,复合梁在疲劳实验中表现出良好的抗疲劳性能,耐疲劳次数可达1 200万次以上.     

陶瓷三点弯曲切口梁断裂实验与承载力分析

为探讨带切口陶瓷试件的最大承载力计算方法,采用实验机对7种不同切口尺寸的粗瓷矩形截面梁试件和4种切口尺寸的细瓷试件进行了三点弯曲加载实验,得到了各个试件的载荷一加载点位移关系曲线,并由实验最大载荷值和预制裂纹尺寸计算了其应力强度因子。通过黏聚裂纹模型和双K断裂准则计算弯曲切口梁的承载力,再由恒定应力强度因子计算该结构的承载力,并分别与实验载荷作比较。结果表明,由黏聚裂纹理论和双K断裂准则得到的计算值与实验结果符合较好。     

球杆系统的控制方法研究

球杆系统是一个典型的非线性不稳定系统,其中小球在导轨上滚动过程的动态描述十分复杂．通过建立球杆系统的数学模型,简化后得到了整个球杆系统的传递函数．根据传递函数设计模糊自适应PID控制器,在Matlab中的Simulink环境下进行仿真试验来验证控制器设计效果．通过仿真可以看出：模糊自适应PID控制更适于球杆系统的控制．     

不同加腋宽度下钢筋混凝土偏心节点的抗震性能

文章介绍通过对五榀偏心距相同、加腋宽度不同的钢筋混凝土框架梁柱偏心节点的试验研究 ,采用梁端沿宽度方向水平加腋来改善偏心节点的抗震性能 ,对不同加腋宽度下的梁柱偏心节点在低周反复荷载下的裂缝发展、受力性能、耗能能力及箍筋和梁筋的应力状态进行分析和比较 ,同时也给出了不同加腋宽度下加腋处斜筋的应力状态 ,并对合理的加腋宽度提出了建议     

玻璃纤维增强塑料加固砼梁的抗剪试验

通过对15根玻璃增强塑料（GFRP）片材加固混凝土梁的抗剪试验，研究GFRP片材的形状、加固方式、加固率、以及梁的剪跨比对加固梁抗剪承载力和破坏模式的影响。文中采用拱形桁架模型解释GFRP加固梁的剪切破坏机理，提出GFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力的计算公式。     

阻抗测量法及梁的阻抗应答分析

提出了利用压电陶瓷的阻抗测量法的概念,即用压电陶瓷作为驱动源产生动态阻抗信息.测试系统由阻抗分析仪、计算机、压电陶瓷片、铝梁组成.实验将铝梁作为测试对象,在其上粘贴压电陶瓷,通过对阻抗应答、振动模型和压电陶瓷片的粘贴位置的分析,研究梁的阻抗频率特性.实验结果表明,利用阻抗法,容易得到构造物的频率响应特性,应答分析也简单.     

基于应变模态法的层合梁的损伤检测研究

结构在建造和服役期间将不可避免出现损伤,发展合适的无损检测方法对其进行检测具有广泛的工程应用价值.基于多自由度振动力学和连续体损伤理论,发展了应变模态法损伤检测理论.通过预置损伤复合材料层合梁的动态加载试验,测得各个测点的应变时程响应,然后利用MATLAB编程对数据进行处理,从而得到结构的损伤应变模态曲线.数据处理结果精确反映了预置结构损伤的位置,由此证明了应变模态法能够应用于复合材料层合梁的损伤定位.最后基于有限元软件ABAQUS,利用连续体损伤理论对损伤纤维金属层合梁的模态进行分析,更进一步验证了当前应变模态法对损伤层合的损伤定位的可靠性.