發(fā)布時間：2017-11-02 05:26

  本文關(guān)鍵詞：基于光纖超聲波動傳感技術(shù)的主動和被動結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究

  更多相關(guān)文章： Mach-Zehnder干涉儀 光纖超聲波動傳感器 管結(jié)構(gòu) 應(yīng)力波 聲發(fā)射

【摘要】：光纖超聲波動傳感器是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和智能結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究熱點之一,相比傳統(tǒng)應(yīng)力波檢測的電學(xué)元件,光纖傳感器具有靈敏度高、體積小、抗電磁干擾、適應(yīng)性強、靈活多變、集感知與傳輸于一體等優(yōu)點,將超聲導(dǎo)波檢測和聲發(fā)射技術(shù)與光纖傳感器相結(jié)合,有利于更廣泛和便捷地應(yīng)用于實際工程結(jié)構(gòu)的損傷檢測和監(jiān)測。本論文主要研究了基于Mach-Zehnder(M-Z)干涉儀原理的超聲波動光纖傳感器的主動與被動結(jié)構(gòu)損傷識別方法。論文首先給出了M-Z干涉儀的基本原理,分析了基于M-Z干涉儀的光纖傳感器測量超聲波的原理。為了能使干涉儀處于最佳的工作狀態(tài),分析環(huán)境中的溫度變化、隨機振動以及光纖雙折射對干涉儀輸出信號的影響機制。其次,將超聲光纖傳感器應(yīng)用于圓管結(jié)構(gòu)的主動損傷識別研究中。針對管結(jié)構(gòu),為了增加光纖傳感器的靈敏度,在圓管中將光纖纏繞于圓管以增加傳感臂的感應(yīng)長度,并分析了圓管上的螺旋光纖對管中各種模態(tài)的敏感性。通過管中軸向傳播導(dǎo)波模態(tài)的特性分析,選擇L(0,2)模態(tài)作為檢測模態(tài),采用31d型壓電晶片環(huán)形陣列對稱激勵,用光纖超聲波動傳感器進行損傷檢測,研究了圓管中光纖傳感器進行應(yīng)力波檢測的特性,并與傳統(tǒng)的壓電晶片的檢測相比較。最后給出了一種便攜式的新型光纖超聲波動傳感器,在鋁板試驗中分析各個尺寸的光纖傳感器的頻響特性,并選擇其中一種型號進行混凝土梁的破壞損傷聲發(fā)射試驗,對比分析了光纖傳感器和傳統(tǒng)聲發(fā)射傳感器對混凝土梁的損傷聲發(fā)射信號的感知效果。
【關(guān)鍵詞】：Mach-Zehnder干涉儀 光纖超聲波動傳感器 管結(jié)構(gòu) 應(yīng)力波 聲發(fā)射
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU317;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8
• 1.2 基于波動理論損傷檢測8-11
• 1.2.1 超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)8-9
• 1.2.2 聲發(fā)射技術(shù)9-11
• 1.3 光纖超聲傳感器技術(shù)11
• 1.4 基于M-Z干涉儀光纖傳感器研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12
• 1.4.3 基于M-Z干涉儀光纖傳感器面臨的主要問題12-13
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 Mach-Zehnder干涉儀基本原理15-31
• 2.1 Mach-Zehnder干涉儀原理15-17
• 2.2 初始相位差與應(yīng)力波幅值影響原理17-21
• 2.2.1 正交偏置原理17-19
• 2.2.2 直流相位跟蹤法19-21
• 2.3 光的偏振態(tài)對應(yīng)力波測量的影響21-26
• 2.3.1 M-Z干涉儀聲發(fā)射檢測的偏振衰落分析22-25
• 2.3.2 單模光纖偏振不穩(wěn)定的因素[38]25
• 2.3.3 抗偏振衰落的辦法25-26
• 2.4 應(yīng)力波與光纖的相互作用的基本理論26-29
• 2.4.1 應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)26-29
• 2.4.2 溫度效應(yīng)29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第3章 基于光纖超聲傳感器的圓管損傷監(jiān)測31-51
• 3.1 圓管中的導(dǎo)波基本理論31-35
• 3.1.1 導(dǎo)波傳播特性與模態(tài)選擇32-34
• 3.1.2 頻散曲線34-35
• 3.2 螺旋型光纖傳感器在圓管中的相位差理論推導(dǎo)35-38
• 3.3 試驗方案38-44
• 3.3.1 激勵信號38-39
• 3.3.2 試驗系統(tǒng)39-40
• 3.3.3 激勵頻率選取40-42
• 3.3.4 光纖長度的選取42-43
• 3.3.5 對稱激勵壓電片個數(shù)對信號的影響43-44
• 3.4 損傷檢測44-50
• 3.4.1 A處損傷識別45-48
• 3.4.2 B處損傷識別48-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 基于光纖超聲傳感器的混凝土聲發(fā)射信號檢測51-69
• 4.1 圓柱型光纖聲發(fā)射傳感器51-52
• 4.2 光纖傳感器頻響特性52-57
• 4.2.1 鋁板中的導(dǎo)波和頻散曲線52-53
• 4.2.2 試驗方案53-57
• 4.3 新型光纖超聲傳感器的混凝土梁聲發(fā)射試驗57-67
• 4.3.1 混凝土聲發(fā)射簡介58-60
• 4.3.2 混凝土梁的損傷聲發(fā)射試驗60-67
• 4.4 本章小結(jié)67-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻71-76
• 致謝76

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 余楊,黃惟一;一種機器人光纖傳感器光路設(shè)計的一般方法[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年01期

2 趙育良,李開端;光纖傳感器在測量領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用[J];航空計測技術(shù);2001年06期

3 盧哲安,符晶華,張全林;光纖傳感器用于土木工程檢測的研究——關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)途徑[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報;2001年08期

4 ;日本發(fā)明光纖傳感器[J];機床與液壓;2003年04期

5 周佳晟;唐國安;王皓;;光纖傳感器振動特性分析方法[J];振動與沖擊;2008年04期

6 李海燕;;光纖傳感器的現(xiàn)狀和展望[J];儀表技術(shù)與傳感器;2009年S1期

7 張成鋼;;光纖傳感器及其工程應(yīng)用[J];交通世界(運輸.車輛);2011年07期

8 謝露;鞠浩然;張舵;;光纖傳感器淺析[J];企業(yè)技術(shù)開發(fā);2011年12期

9 李亞婷;;光纖傳感器的應(yīng)用[J];電子制作;2012年10期

10 尹林;楊熠;;光纖傳感器及其應(yīng)用研究[J];電子制作;2013年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李川;;《光纖傳感器技術(shù)》課程建設(shè)[A];2006-2010年教育部高等學(xué)校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會及協(xié)作委員會2010年全體會議論文集[C];2010年

2 ;一種用于薄結(jié)構(gòu)振動測量的新型光纖傳感器[A];廣東省材料研究學(xué)會部分單位會員成果匯編[C];2005年

3 田領(lǐng)紅;;一種可用于軍事領(lǐng)域上的壓力光纖傳感器[A];2000全國力學(xué)量傳感器及測試、計量學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2000年

4 盧哲安;符晶華;張全林;;光纖傳感器用于土木工程檢測的研究——關(guān)鍵技術(shù)及實現(xiàn)途徑[A];湖北省土木建筑學(xué)會學(xué)術(shù)論文集（2000-2001年卷）[C];2002年

5 冷勁松;;光纖傳感器及其在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用[A];科技、工程與經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

6 何s，

本文編號：1130197