【摘要】：不良靜載荷對(duì)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(cè)具有十分重要的意義。為了解決結(jié)構(gòu)服役過(guò)程中的靜載荷檢測(cè)問(wèn)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(hào)預(yù)處理方法,利用反射光譜中心波長(zhǎng)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(cè)模型,并對(duì)光纖布拉格光柵傳感陣列靜載荷檢測(cè)的預(yù)測(cè)算法進(jìn)行了研究。首先,本文簡(jiǎn)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(cè)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。對(duì)光纖光柵的傳感機(jī)理進(jìn)行了分析,并介紹了溫度、應(yīng)力對(duì)光纖布拉格光柵的影響機(jī)理。其次,對(duì)光纖布拉格光柵傳感陣列中光柵的數(shù)目進(jìn)行了計(jì)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(jìn)行光柵封裝,搭建了光纖布拉格光柵傳感陣列檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。同時(shí)對(duì)各測(cè)點(diǎn)的靜載荷定位及靜載荷大小檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)算法相結(jié)合,運(yùn)用粒子群算法優(yōu)化最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型的關(guān)鍵參數(shù)(γ,σ),提高最小二乘支持向量機(jī)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(jī)的混合算法應(yīng)用到靜載荷定位檢測(cè)中,建立靜載荷定位檢測(cè)數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型,并對(duì)其模型的預(yù)測(cè)穩(wěn)定性及預(yù)測(cè)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析。最后,基于光纖布拉格光柵傳感陣列檢測(cè)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(jī)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,將人工蜂群與最小二乘支持向量機(jī)相結(jié)合,運(yùn)用人工蜂群控制參數(shù)少、全局尋優(yōu)能力強(qiáng)的特點(diǎn),在較短時(shí)間內(nèi)尋求最小二乘支持向量機(jī)的最優(yōu)參數(shù)(γ,σ),有效提高了最小二乘支持向量機(jī)對(duì)全局最佳狀態(tài)的預(yù)測(cè)精度。人工蜂群優(yōu)化最小二乘支持向量機(jī)的混合算法應(yīng)用到靜載荷大小檢測(cè)預(yù)測(cè)模型中,并對(duì)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行效果驗(yàn)證及可行性評(píng)價(jià)。
【圖文】：

感檢測(cè)陣列[11]。FBG 波分復(fù)用系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖 1-1 所示。圖 1-1 FBG 波分復(fù)用系統(tǒng)簡(jiǎn)圖圖 1-1 中，，在寬帶光源的一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，由 FBG1、FBG2、FBG3、…、FBGn具有特定的波長(zhǎng)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(gè)不同反射中心波長(zhǎng)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(shí)，如溫度、應(yīng)變等，會(huì)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(zhǎng)產(chǎn)生位移[12]。通過(guò)測(cè)量 FBG 中心波長(zhǎng)飄移量，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，可以獲取待測(cè)對(duì)象各個(gè)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(duì)FBG 傳感陣列檢測(cè)系統(tǒng)的使用較為常見(jiàn)，原則上對(duì) FBG 中心波長(zhǎng)沒(méi)有過(guò)高的要求

圖 1-2 FBG 空分復(fù)用系統(tǒng)簡(jiǎn)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(shí)選取不同的通道，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的待測(cè)位置完全不同。在工分復(fù)用檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)量點(diǎn)檢測(cè)時(shí)，光開(kāi)關(guān)陣列獨(dú)立的工作，而且還可以相互交替完成測(cè)量。因此，科，將空分復(fù)用系統(tǒng)的通道中的單個(gè) FBG 替換為不同中心用來(lái)彌補(bǔ)單個(gè)光柵出現(xiàn)損壞造成的檢測(cè)失誤而帶來(lái)的經(jīng)時(shí)分復(fù)用技術(shù) FBG 時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)與空分復(fù)用系統(tǒng)一樣同 FBG 傳感器。時(shí)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(shí)在每只 FBG 前加一段光纖延遲線 ，延時(shí)器控制著脈沖定了脈沖周期的大小[14]。FBG 時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖 1-
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP212;TG142.1

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本文編號(hào)：2704780