光纖布拉格光柵具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、易組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于建筑、交通、電力等領(lǐng)域。在飛行器、彈體等大尺寸工件的高精度面形測(cè)量與裝配過程中,由于受到自身重量、外界應(yīng)力等因素導(dǎo)致的變形會(huì)使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。若不進(jìn)行偏移量補(bǔ)償,則會(huì)導(dǎo)致基準(zhǔn)測(cè)量不準(zhǔn),進(jìn)而影響裝配質(zhì)量。針對(duì)復(fù)雜面形應(yīng)變場(chǎng)變化影響裝配精度的問題,本文根據(jù)大尺寸復(fù)雜面形結(jié)構(gòu)特點(diǎn),從FBG傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、FBG傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建、應(yīng)變-空間偏移量補(bǔ)償算法設(shè)計(jì)以及上位機(jī)軟件開發(fā)四個(gè)方面進(jìn)行研究。（1）搭建光纖傳感系統(tǒng),依據(jù)大尺寸工件應(yīng)變分布特性及測(cè)量需求完成了傳感單元、解調(diào)模塊等的選型。為了適用于復(fù)雜面形結(jié)構(gòu)的應(yīng)變場(chǎng)檢測(cè),基于耦合模理論設(shè)計(jì)了有效的FBG結(jié)構(gòu),根據(jù)復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)FBG傳感器封裝方式。（2）提出了應(yīng)變-空間偏移量補(bǔ)償數(shù)學(xué)模型,建立復(fù)雜面形由于外界因素產(chǎn)生應(yīng)變而導(dǎo)致變形時(shí)表面空間偏移量與FBG傳感陣列檢測(cè)到的應(yīng)變之間關(guān)系,在裝配過程中補(bǔ)償空間偏移量,提高裝配精度;最后研究了深度學(xué)習(xí)算法,優(yōu)化所提出的應(yīng)變-空間偏移量模型。（3）構(gòu)建三維應(yīng)變場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng),研究了FBG傳感器優(yōu)化配置方法,并對(duì)平面板殼結(jié)... 

【文章來源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

國(guó)外光纖傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示例

第1章緒論3隨著我國(guó)各方面科技能力的進(jìn)步，光纖傳感技術(shù)也在近十年穩(wěn)步上升，相關(guān)器件的生產(chǎn)及配套技術(shù)的完善都取得了飛速發(fā)展。國(guó)內(nèi)各高校在光纖光柵傳感方面進(jìn)行了深入的研究。如清華大學(xué)、武漢理工大學(xué)、中科院半導(dǎo)體所等單位在理論研究方面做出了重要貢獻(xiàn)，在光纖光柵解調(diào)技術(shù)及光纖傳感技術(shù)方面一直處于國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的佼佼者[12]。a）b）c）圖1.2國(guó)內(nèi)光纖傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示例a）基于光纖傳感的機(jī)翼盒監(jiān)測(cè)b）FBG網(wǎng)絡(luò)飛行器結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)c）光纖傳感機(jī)翼監(jiān)控系統(tǒng)國(guó)內(nèi)目前對(duì)復(fù)雜面形應(yīng)變場(chǎng)的研究較少，研究方法多以視覺測(cè)量、三坐標(biāo)測(cè)量方法為主。2010年，吳勇等人在無機(jī)材料工程及大型結(jié)構(gòu)測(cè)量方面以光纖光柵為研究對(duì)象，對(duì)其傳感解調(diào)技術(shù)做了深入研究[13]。2014年，張博明等人介紹了光纖傳感在航天領(lǐng)域的應(yīng)用，指出了亟待解決的問題并給出良好建議[14]。2014年，劉鐵根等人研究了航空航天領(lǐng)域光纖傳感技術(shù)的主要進(jìn)展[15]。2015年，張合生等人將光纖光柵應(yīng)用于柔性傳感，提出了重構(gòu)方法并且研究了太空柔性伸展機(jī)械臂的光纖光柵傳感與重建方法[16]。2016年，肖海等在基于利用大長(zhǎng)度的光纖光柵曲率傳感器進(jìn)行形狀重建的方法上，對(duì)拋物、反正弦等形式下的理論曲線和實(shí)際曲線弧段中的曲率連續(xù)化方法進(jìn)行了優(yōu)化性研究，提出了三次樣條曲率連續(xù)化方法[17]。2018年，張俊康等人通過對(duì)光纖傳感技術(shù)的深入研究解決了變體變形機(jī)翼蒙皮形狀的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問題，并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重構(gòu)蒙皮三維形狀[18]。2018年，曲道明等人分析了光纖光柵波長(zhǎng)漂移與柔性蒙皮彎曲曲率的關(guān)系以及基于曲率信息的插值曲面重構(gòu)算法，建立了柔性蒙皮曲率標(biāo)定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，驗(yàn)證了變形機(jī)翼柔性蒙皮形狀光纖傳感實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的技術(shù)可行性，證明光纖傳感方法在復(fù)雜面形應(yīng)變測(cè)試及實(shí)時(shí)

第1章緒論5等方面均有應(yīng)用。但其不僅光路復(fù)雜、測(cè)量周期長(zhǎng)、制作工藝要求高，同電學(xué)測(cè)量法一樣不能實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量[25]。因此光彈性粘貼法常被用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。如圖1.4是光彈性粘貼方法的原理圖。光源偏振片受力模型偏振片屏幕圖1.4光彈性貼片法原理2）光纖測(cè)量法隨著科技的發(fā)展光纖應(yīng)變測(cè)量法逐漸成為光學(xué)測(cè)量法的趨勢(shì)。光纖因其自身獨(dú)有的特點(diǎn)可對(duì)結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測(cè)，物體產(chǎn)生變形時(shí)布設(shè)在物體上的光纖隨之產(chǎn)生等量級(jí)變形，根據(jù)輸出光變化測(cè)出物體應(yīng)變[26]。光纖測(cè)量法解決了光彈性粘貼法無法測(cè)量物體內(nèi)部應(yīng)變的問題。3）光纖光柵測(cè)量法基于光纖測(cè)量法改進(jìn)得到光纖光柵測(cè)量法，具有體積孝質(zhì)量輕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。光纖光柵的應(yīng)變測(cè)量原理同傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量法不同，測(cè)量原理同電阻應(yīng)變片類似，常用布設(shè)方式同光纖測(cè)量法，根據(jù)物體表面或內(nèi)部變形得到物體應(yīng)變，物體應(yīng)變變化與光纖光柵中心波長(zhǎng)呈線性關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)變的測(cè)量。2019年，ChunChan等人利用光學(xué)光柵傳感網(wǎng)絡(luò)測(cè)量金屬絲的楊氏模量[27]。圖1.5光纖光柵分布式測(cè)量光纖光柵具有良好的復(fù)用傳感能力，在橋梁、大壩、航空航天等方面應(yīng)用廣泛，光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)分布式應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)框圖如圖1.5所示。光纖光柵應(yīng)變傳感器解調(diào)方法一般與光纖光柵解調(diào)儀連接使用，采用超高速的動(dòng)態(tài)光纖光柵解調(diào)儀，可實(shí)現(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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