光纖布拉格光柵具有體積小、抗干擾能力強、靈敏度高、易組網(wǎng)等優(yōu)點,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)致的變形會使測量結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。若不進行偏移量補償,則會導(dǎo)致基準測量不準,進而影響裝配質(zhì)量。針對復(fù)雜面形應(yīng)變場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,從FBG傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計、FBG傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建、應(yīng)變-空間偏移量補償算法設(shè)計以及上位機軟件開發(fā)四個方面進行研究。（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)變場檢測,基于耦合模理論設(shè)計了有效的FBG結(jié)構(gòu),根據(jù)復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)特點設(shè)計FBG傳感器封裝方式。（2）提出了應(yīng)變-空間偏移量補償數(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)致變形時表面空間偏移量與FBG傳感陣列檢測到的應(yīng)變之間關(guān)系,在裝配過程中補償空間偏移量,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)變場檢測系統(tǒng),研究了FBG傳感器優(yōu)化配置方法,并對平面板殼結(jié)... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

國外光纖傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示例

第1章緒論3隨著我國各方面科技能力的進步，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。國內(nèi)各高校在光纖光柵傳感方面進行了深入的研究。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，在光纖光柵解調(diào)技術(shù)及光纖傳感技術(shù)方面一直處于國內(nèi)該領(lǐng)域的佼佼者[12]。a）b）c）圖1.2國內(nèi)光纖傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用示例a）基于光纖傳感的機翼盒監(jiān)測b）FBG網(wǎng)絡(luò)飛行器結(jié)構(gòu)監(jiān)測c）光纖傳感機翼監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)目前對復(fù)雜面形應(yīng)變場的研究較少，研究方法多以視覺測量、三坐標測量方法為主。2010年，吳勇等人在無機材料工程及大型結(jié)構(gòu)測量方面以光纖光柵為研究對象，對其傳感解調(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度的光纖光柵曲率傳感器進行形狀重建的方法上，對拋物、反正弦等形式下的理論曲線和實際曲線弧段中的曲率連續(xù)化方法進行了優(yōu)化性研究，提出了三次樣條曲率連續(xù)化方法[17]。2018年，張俊康等人通過對光纖傳感技術(shù)的深入研究解決了變體變形機翼蒙皮形狀的實時監(jiān)測問題，并通過實驗數(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定實驗系統(tǒng)，驗證了變形機翼柔性蒙皮形狀光纖傳感實時監(jiān)測的技術(shù)可行性，證明光纖傳感方法在復(fù)雜面形應(yīng)變測試及實時

第1章緒論5等方面均有應(yīng)用。但其不僅光路復(fù)雜、測量周期長、制作工藝要求高，同電學(xué)測量法一樣不能實現(xiàn)非接觸式測量[25]。因此光彈性粘貼法常被用于實驗室測量。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）光纖測量法隨著科技的發(fā)展光纖應(yīng)變測量法逐漸成為光學(xué)測量法的趨勢。光纖因其自身獨有的特點可對結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部進行應(yīng)變監(jiān)測，物體產(chǎn)生變形時布設(shè)在物體上的光纖隨之產(chǎn)生等量級變形，根據(jù)輸出光變化測出物體應(yīng)變[26]。光纖測量法解決了光彈性粘貼法無法測量物體內(nèi)部應(yīng)變的問題。3）光纖光柵測量法基于光纖測量法改進得到光纖光柵測量法，具有體積孝質(zhì)量輕、抗電磁干擾等優(yōu)點。光纖光柵的應(yīng)變測量原理同傳統(tǒng)光學(xué)測量法不同，測量原理同電阻應(yīng)變片類似，常用布設(shè)方式同光纖測量法，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呈線性關(guān)系，從而實現(xiàn)應(yīng)變的測量。2019年，ChunChan等人利用光學(xué)光柵傳感網(wǎng)絡(luò)測量金屬絲的楊氏模量[27]。圖1.5光纖光柵分布式測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，采用超高速的動態(tài)光纖光柵解調(diào)儀，可實現(xiàn)

【參考文獻】：
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