【摘要】：不良靜載荷對大型工程結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重?fù)p傷,因此結(jié)構(gòu)工程中靜載荷檢測具有十分重要的意義。為了解決結(jié)構(gòu)服役過程中的靜載荷檢測問題,本文基于光纖布拉格光柵構(gòu)建的傳感陣列,結(jié)合大型結(jié)構(gòu)常用304鋼材力學(xué)建模與光信號預(yù)處理方法,利用反射光譜中心波長的漂移量與結(jié)構(gòu)狀態(tài)的特征參量變化的映射關(guān)系,建立高精度的靜載荷數(shù)學(xué)預(yù)測模型,并對光纖布拉格光柵傳感陣列靜載荷檢測的預(yù)測算法進行了研究。首先,本文簡要闡述了光纖布拉格光柵復(fù)用技術(shù),介紹了基于光纖布拉格光柵傳感陣列檢測技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。對光纖光柵的傳感機理進行了分析,并介紹了溫度、應(yīng)力對光纖布拉格光柵的影響機理。其次,對光纖布拉格光柵傳感陣列中光柵的數(shù)目進行了計算,分析鋼板結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性,最佳配置了光柵所處位置,利用表貼式工藝進行光柵封裝,搭建了光纖布拉格光柵傳感陣列檢測實驗平臺。同時對各測點的靜載荷定位及靜載荷大小檢測的實驗信息數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,構(gòu)造出樣本集。再次,將粒子群和最小二乘支持向量機算法相結(jié)合,運用粒子群算法優(yōu)化最小二乘支持向量機預(yù)測模型的關(guān)鍵參數(shù)(γ,σ),提高最小二乘支持向量機算法的全局搜索能力,克服其易陷入局部最優(yōu)解的不足。粒子群優(yōu)化最小二乘支持向量機的混合算法應(yīng)用到靜載荷定位檢測中,建立靜載荷定位檢測數(shù)學(xué)預(yù)測模型,并對其模型的預(yù)測穩(wěn)定性及預(yù)測能力進行評價與分析。最后,基于光纖布拉格光柵傳感陣列檢測系統(tǒng),與相同條件下構(gòu)建的粒子群優(yōu)化最小二乘支持向量機預(yù)測模型進行對比驗證,將人工蜂群與最小二乘支持向量機相結(jié)合,運用人工蜂群控制參數(shù)少、全局尋優(yōu)能力強的特點,在較短時間內(nèi)尋求最小二乘支持向量機的最優(yōu)參數(shù)(γ,σ),有效提高了最小二乘支持向量機對全局最佳狀態(tài)的預(yù)測精度。人工蜂群優(yōu)化最小二乘支持向量機的混合算法應(yīng)用到靜載荷大小檢測預(yù)測模型中,并對預(yù)測模型的預(yù)測精度進行效果驗證及可行性評價。
【圖文】：

感檢測陣列[11]。FBG 波分復(fù)用系統(tǒng)簡圖如圖 1-1 所示。圖 1-1 FBG 波分復(fù)用系統(tǒng)簡圖圖 1-1 中，，在寬帶光源的一定的波長范圍內(nèi)，由 FBG1、FBG2、FBG3、…、FBGn具有特定的波長區(qū)間的 FBG 串聯(lián)在一根光纖上，構(gòu)成 FBG 傳感陣列，即一根光纖上含有多個不同反射中心波長的 FBG 傳感器。當(dāng) FBG 傳感器所處的周圍環(huán)境發(fā)生變化時，如溫度、應(yīng)變等，會引起光柵周期或纖芯折射率的改變，從而導(dǎo)致 FBG 中心波長產(chǎn)生位移[12]。通過測量 FBG 中心波長飄移量，對采集數(shù)據(jù)進行相關(guān)處理，可以獲取待測對象各個物理量的變化情況。(2)光纖光柵空分復(fù)用技術(shù) FBG 的空分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu)中，其中對FBG 傳感陣列檢測系統(tǒng)的使用較為常見，原則上對 FBG 中心波長沒有過高的要求

圖 1-2 FBG 空分復(fù)用系統(tǒng)簡圖空分復(fù)用系統(tǒng)由寬帶光源提供光路中的光源，途徑耦合器時選取不同的通道，實現(xiàn)檢測的待測位置完全不同。在工分復(fù)用檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)不同的測量點檢測時，光開關(guān)陣列獨立的工作，而且還可以相互交替完成測量。因此，科，將空分復(fù)用系統(tǒng)的通道中的單個 FBG 替換為不同中心用來彌補單個光柵出現(xiàn)損壞造成的檢測失誤而帶來的經(jīng)時分復(fù)用技術(shù) FBG 時分復(fù)用系統(tǒng)與空分復(fù)用系統(tǒng)一樣同 FBG 傳感器。時分復(fù)用系統(tǒng)使用的光源與空分復(fù)用系源不再是寬帶光源，而是脈沖光源。光纖上串聯(lián) FBG 時在每只 FBG 前加一段光纖延遲線 ，延時器控制著脈沖定了脈沖周期的大小[14]。FBG 時分復(fù)用系統(tǒng)簡圖如圖 1-
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212;TG142.1

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本文編號：2704780