本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵傳感技術(shù)的船舶結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)方法

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【摘要】：船舶在海上航行，長(zhǎng)期受風(fēng)、浪、流引起的交變載荷作用，船舶結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生疲勞損傷，從而威脅船舶結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。基于光纖光柵傳感器（Fiber Bragg Grating Sensor,簡(jiǎn)稱FBGS）的船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)FBGS實(shí)時(shí)感知結(jié)構(gòu)的受載和響應(yīng)，并通過(guò)專家系統(tǒng)對(duì)船舶服役安全進(jìn)行預(yù)報(bào)和評(píng)估，在結(jié)構(gòu)損傷初期發(fā)出預(yù)警，從而避免事故的發(fā)生。 由于船舶結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于潮濕、高鹽度、強(qiáng)電解質(zhì)和溫度頻繁交替的環(huán)境，F(xiàn)BGS在無(wú)保護(hù)的情況下穩(wěn)定性會(huì)因環(huán)境的影響而下降，導(dǎo)致出現(xiàn)零漂過(guò)大、偏離實(shí)際值和應(yīng)變傳遞不穩(wěn)定等現(xiàn)象。為了保證光纖光柵傳感系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，本文對(duì)FBGS的封裝方法、粘貼粘接方法、點(diǎn)焊粘接方法、長(zhǎng)期防護(hù)方法以及粘接方法與防護(hù)方法對(duì)FBGS傳感性能的影響進(jìn)行了深入研究，取得主要結(jié)論如下： （1）根據(jù)船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的特征，對(duì)現(xiàn)有FBGS的封裝形式、溫度補(bǔ)償方法、解調(diào)方法和復(fù)用技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，，詳細(xì)分析了片基式FBGS的傳感特性，確立了一套適用于船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的光纖光柵傳感技術(shù)，該技術(shù)主要由片基式封裝法、參考光柵溫度補(bǔ)償法、可調(diào)諧F-P濾波解調(diào)技術(shù)以及混合分布式解調(diào)復(fù)用技術(shù)組成。 （2）從理論上分析了片基式FBGS應(yīng)變傳遞的影響因素，結(jié)合對(duì)比試驗(yàn)研究，獲得了片基式FBGS的工程應(yīng)用粘貼工藝。 （3）利用焦耳定律和熱平衡方程，從理論上推導(dǎo)了點(diǎn)焊參數(shù)特別是放熱量、放熱時(shí)間對(duì)片基式FBGS焊接效果的影響，首次提出了片基式FBGS的低電壓微熱量點(diǎn)焊方法。利用兩種船用鋼板進(jìn)行了點(diǎn)焊變參數(shù)比對(duì)試驗(yàn)，獲得了最佳點(diǎn)焊參數(shù)，在此基礎(chǔ)上建立了一套FBGS專用點(diǎn)焊工藝。 （4）開展了高鹽度、強(qiáng)電解質(zhì)環(huán)境下的FBGS穩(wěn)定性防護(hù)方法研究，并創(chuàng)造性地提出了潮濕環(huán)境和全浸入海水環(huán)境下的兩種FBGS的防護(hù)方法：薄膜防護(hù)法和金屬防護(hù)罩法。長(zhǎng)期腐蝕試驗(yàn)證明本文提出的兩種防護(hù)方法均能使FBGS性能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。 （5）從理論上分析了金屬防護(hù)罩剛度對(duì)FBGS測(cè)量精度的影響，通過(guò)理論分析和數(shù)值仿真，獲得了較為合理的金屬防護(hù)罩結(jié)構(gòu)形式。
【關(guān)鍵詞】：光纖光柵 傳感技術(shù) 船舶 長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN253;U661.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 前言9-11
• 1.2 基于光纖光柵傳感器的船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 光纖光柵傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.2.2 光纖光柵傳感器的應(yīng)用現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 基于光纖光柵傳感器的船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容15-17
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)16-17
• 第二章 光纖光柵傳感技術(shù)原理17-32
• 2.1 光纖光柵傳感系統(tǒng)組成17-18
• 2.2 光纖光柵傳感器的基本原理18-23
• 2.2.1 光纖光柵的信號(hào)傳輸原理18
• 2.2.2 光纖光柵的耦合方程18-19
• 2.2.3 光纖光柵的應(yīng)變傳感原理19-22
• 2.2.4 光纖光柵的溫度傳感原理22-23
• 2.3 光纖光柵的溫度補(bǔ)償方法23-26
• 2.3.1 應(yīng)變、溫度同時(shí)測(cè)量法23-24
• 2.3.2 溫度補(bǔ)償法24-26
• 2.4 光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)26-31
• 2.4.1 濾波法26-29
• 2.4.2 干涉法29-30
• 2.4.3 可調(diào)諧光源法30-31
• 2.5 小結(jié)31-32
• 第三章 光纖光柵傳感技術(shù)在船舶結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中的適用性研究32-48
• 3.1 船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的特征32
• 3.2 光纖光柵傳感器的主要傳感性能32-34
• 3.3 封裝方法及在船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的適用性34-43
• 3.3.1 封裝的增敏與減敏34-36
• 3.3.2 常見光纖光柵封裝形式36-37
• 3.3.3 封裝方法在船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的適用性研究37-38
• 3.3.4 片基式光纖光柵的靜態(tài)性能試驗(yàn)38-43
• 3.4 溫度補(bǔ)償方法及在船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的適用性43-44
• 3.5 復(fù)用方法及在船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的適用性44-46
• 3.5.1 光纖光柵傳感的復(fù)用技術(shù)44-45
• 3.5.2 復(fù)用方法在船舶結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的適用性45-46
• 3.6 小結(jié)46-48
• 第四章 光纖光柵傳感器的粘接方法研究48-68
• 4.1 光纖光柵傳感器的粘貼粘接方法48-56
• 4.1.1 光纖光柵傳感器的粘貼應(yīng)變傳遞理論49-51
• 4.1.2 光纖光柵傳感器的粘貼工藝研究51-56
• 4.2 光纖光柵傳感器的點(diǎn)焊粘接方法56-60
• 4.2.1 點(diǎn)焊的基本原理56-57
• 4.2.2 點(diǎn)焊參數(shù)對(duì)點(diǎn)焊放熱量的影響57-59
• 4.2.3 光纖光柵傳感器的點(diǎn)焊方法59-60
• 4.3 點(diǎn)焊對(duì)光纖光柵傳感器性能的影響60-63
• 4.3.1 光纖光柵傳感器點(diǎn)焊粘接試驗(yàn)60-61
• 4.3.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析61-63
• 4.4 光纖光柵傳感器的點(diǎn)焊工藝研究63-66
• 4.4.1 點(diǎn)焊對(duì)光纖光柵傳感器靜態(tài)強(qiáng)度的影響63-64
• 4.4.2 點(diǎn)焊對(duì)光纖光柵傳感器疲勞性能的影響64-65
• 4.4.3 光纖光柵傳感器的點(diǎn)焊工藝65-66
• 4.5 小結(jié)66-68
• 第五章 光纖光柵傳感器的長(zhǎng)期防護(hù)方法研究68-85
• 5.1 海洋環(huán)境對(duì)光纖光柵傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響68-71
• 5.2 光纖光柵傳感器的長(zhǎng)期防護(hù)方法研究71-76
• 5.2.1 光纖光柵傳感器的防護(hù)方法71-73
• 5.2.2 薄膜防護(hù)方法和鋁合金防護(hù)罩法的長(zhǎng)期防護(hù)性能研究73-76
• 5.3 防護(hù)方法對(duì)小構(gòu)件應(yīng)變測(cè)量的影響76-83
• 5.3.1 金屬防護(hù)罩對(duì)光纖光柵應(yīng)變測(cè)量的影響77-78
• 5.3.2 防護(hù)罩結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法78-79
• 5.3.3 仿真結(jié)果與分析79-83
• 5.4 小結(jié)83-85
• 第六章 結(jié)論與展望85-87
• 6.1 結(jié)論85
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)85-86
• 6.3 展望86-87
• 致謝87-88
• 參考文獻(xiàn)88-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文及科研成果93

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

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本文編號(hào)：751389