隨著科學(xué)技術(shù)的進步和飛速發(fā)展以及國民經(jīng)濟建設(shè)、國防現(xiàn)代化的需求,航天器向著“高精度、高可靠性、長壽命”的方向發(fā)展。航天器在發(fā)射、變軌、交會對接和在軌運行過程中長期面臨著包括空間輻照、微流星體與空間碎片撞擊、氣動加熱、熱循環(huán)等較為復(fù)雜的太空環(huán)境,且常伴隨劇烈的結(jié)構(gòu)振動。這些因素均可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的形變、疲勞、損傷等,給航天飛行帶來較大隱患,甚至導(dǎo)致航天任務(wù)的失敗。因此,對航天器結(jié)構(gòu)應(yīng)變和沖擊的實時監(jiān)測提出了迫切需求。近年來,光纖傳感技術(shù)飛速發(fā)展,光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating,FBG）傳感器因其尺寸小、精度高、抗電磁干擾能力強、易波分復(fù)用與待測結(jié)構(gòu)相容性好,被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的理想傳感元件,相較于傳統(tǒng)的傳感器,將FBG傳感器應(yīng)用于航天飛行器的結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析具有明顯的優(yōu)越性。但在航天特殊環(huán)境下,傳感系統(tǒng)要長期可靠地工作,仍有不少理論和技術(shù)問題需要解決。本文分析了FBG傳感器在航天器應(yīng)用中的傳感機理,研究了適用于航天器的傳感器、信號解調(diào)系統(tǒng)以及信號處理、特征提取、超高速沖擊位置識別技術(shù),建立航天器結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了航天器應(yīng)變、溫度監(jiān)測以及艙壁超高速沖擊等隱患的實... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
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第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 航天器結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 航天器結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測研究現(xiàn)狀
        1.2.2 航天器高速撞擊監(jiān)測研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要內(nèi)容
第二章 FBG應(yīng)變傳感器與解調(diào)系統(tǒng)研制
    2.1 應(yīng)變監(jiān)測方法與機理
    2.2 FBG應(yīng)變傳感機理
    2.3 FBG傳感器的設(shè)計
        2.3.1 傳感器的特點及指標(biāo)
        2.3.2 應(yīng)變傳感器的封裝設(shè)計
        2.3.3 應(yīng)變傳感器的靈敏度設(shè)計
        2.3.4 溫補傳感器的設(shè)計
    2.4 應(yīng)變檢測解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計及解調(diào)方法研究
        2.4.1 解調(diào)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.2 掃描光源時間-波長映射關(guān)系建立
        2.4.3 基于時間預(yù)測的掃描光源波長校正
        2.4.4 基于復(fù)合波長參考的FBG解調(diào)方法
    2.5 FBG應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法研究
        2.5.1 應(yīng)變傳感器的標(biāo)定
        2.5.2 應(yīng)變傳遞系數(shù)
        2.5.3 應(yīng)變橫向效應(yīng)
    2.6 FBG傳感器性能測試
        2.6.1 應(yīng)變傳感器性能測試
        2.6.2 溫度傳感器性能測試
    2.7 解調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及精度測試驗證
    2.8 小結(jié)
第三章 典型工況航天器結(jié)構(gòu)應(yīng)變測量技術(shù)研究
    3.1 航天器在典型力學(xué)行為下的應(yīng)變模型仿真分析
        3.1.1 結(jié)構(gòu)形變仿真概述
        3.1.2 充壓狀態(tài)結(jié)構(gòu)仿真研究
        3.1.3 加速度狀態(tài)結(jié)構(gòu)仿真研究
        3.1.4 扭轉(zhuǎn)狀態(tài)結(jié)構(gòu)仿真研究
    3.2 基于FBG傳感網(wǎng)絡(luò)的航天器結(jié)構(gòu)模擬測試驗證
        3.2.1 水壓模擬實驗
        3.2.2 水壓結(jié)構(gòu)應(yīng)變檢測研究
        3.2.3 氣壓結(jié)構(gòu)應(yīng)變檢測研究
    3.3 小結(jié)
第四章 FBG傳感器對超高速撞擊響應(yīng)及檢測技術(shù)研究
    4.1 FBG傳感器超高速撞擊響應(yīng)機理分析
    4.2 超高速撞擊檢測系統(tǒng)設(shè)計
    4.3 高頻解調(diào)系統(tǒng)性能測試驗證
        4.3.1 性能測試平臺搭建
        4.3.2 性能測試結(jié)果及分析
    4.4 小結(jié)
第五章 航天器空間碎片超高速撞擊響應(yīng)機理研究
    5.1 超高速撞擊仿真的材料模型構(gòu)建
        5.1.1 狀態(tài)方程
        5.1.2 材料本構(gòu)模型
        5.1.3 材料失效準(zhǔn)則
    5.2 超高速撞擊仿真的幾何模型構(gòu)建及條件約束
    5.3 超高速撞擊仿真實驗及結(jié)果分析
        5.3.1 超高速撞擊信號傳播過程仿真及分析
        5.3.2 超高速撞擊損傷過程仿真及分析
        5.3.3 超高速撞擊信號特征分析
    5.4 小結(jié)
第六章 基于FBG傳感系統(tǒng)的超高速撞擊定位實驗驗證
    6.1 超高速撞擊實驗裝置
        6.1.1 超高速彈丸發(fā)射裝置
        6.1.2 靶件及彈丸裝置
        6.1.3 信號解調(diào)與采集
    6.2 基于ELM的撞擊源區(qū)域定位技術(shù)
        6.2.1 ELM區(qū)域定位原理
        6.2.2 特征提取
        6.2.3 ELM區(qū)域定位方法模擬測試
        6.2.4 基于ELM網(wǎng)絡(luò)的超高速撞擊源區(qū)域定位
    6.3 基于幾何傳感陣列模型的時差撞擊源定位技術(shù)
        6.3.1 幾何傳感陣列定位原理
        6.3.2 時差定位方法模擬測試
        6.3.3 基于菱形傳感陣列的超高速撞擊源定位
    6.4 小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 論文總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
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[7]航天器智能結(jié)構(gòu)與先進傳感技術(shù)[J]. 耿勝男,馮輝,王星來,馮敏潔,王鋒.  遙測遙控. 2017(05)
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博士論文
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[2]航天器桁架結(jié)構(gòu)中高頻抖動動力學(xué)分析與主動控制研究[D]. 王有懿.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基于碎片云特性的航天器空間碎片撞擊易損性分析[D]. 翟家躍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]航天器測試進度管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 田園.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]基于模態(tài)聲發(fā)射的平板超高速撞擊損傷模式識別技術(shù)[D]. 常志中.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]基于聲發(fā)射技術(shù)鋁合金平板超高速撞擊損傷模式識別方法[D]. 鄭欽敏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]基于極限學(xué)習(xí)機的AUV決策控制系統(tǒng)的研究[D]. 宋超.中國海洋大學(xué) 2013
[6]基于機器視覺的應(yīng)變測量技術(shù)研究[D]. 盧炳奇.濟南大學(xué) 2013
[7]表面粘貼式FBG傳感器應(yīng)變傳遞機制研究[D]. 邱野.上海交通大學(xué) 2012
[8]基于PVDF壓電傳感器的空間微小碎片探測系統(tǒng)規(guī)劃研究[D]. 張慶志.中北大學(xué) 2012
[9]二級輕氣炮內(nèi)彈道仿真研究[D]. 馮福全.南京理工大學(xué) 2008
[10]基于機器視覺的材料真應(yīng)力—應(yīng)變測試技術(shù)研究[D]. 高軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



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