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针对煤矿巷道的围岩收敛感知问题,本文综合采用理论分析、数值模拟和实验室试验方法,研究提出了一种基于FBG智能格栅的形态重构系统,探讨了该系统的感知原理,并测试了应用价值。主要研究工作如下:(1)研究提出了对传感器FBG进行金属化封装的技术工艺,在去涂覆层、粗化、敏化、活化等预处理的基础上,实现了光纤纤芯表面的化学镀铜和电镀锌,金属化工艺成形性和结合性良好,具有较高的可行性。基于高精度的FBG金属化封装,基于预弯构件的曲率传感原理,建立了理论模型,推导得出标距内曲率k与金属化FBG中心波长变化量?λ的数学关系模型,两者呈线性关系,其系数由格栅基体的本证力学参数决定。(2)开发构建了FBG智能格栅系统。研究确定了8号铁丝作为基体材料、正方栅格焊接和金属化FBG金属胶接的构建方式,并通过实验室试验验证了该系统曲率传感的有效性和精确性。试验表明二维格栅组件在不同曲率状态下的FBG波长漂移量与理论解基本保持一致,即曲率与FBG波长漂移量呈线性关系,拟合度精度较高。(3)开发了基于离散曲率信息的FBG智能格栅变形重构模型。以格栅起始点为支点,在FBG感知阵列的等标距划分基础上,以阵列区间离散曲率信息递推出下一标距点的空间坐标,从而实现整个格栅的形态重构。采用数值仿真方法,对基于二维和三维格栅的重构法模型可行性和精度进行了探究,结果表明重构后曲线形状与仿真所得变形吻合较好,具有较高的实用价值。(4)实验室测试了本文FBG智能格栅在巷道围岩收敛测量领域的适用性,模拟巷道断面形态和轴向收敛状态,分别实施了基于二维和三维形态重构的FBG智能格栅的形态重构试验。结果表明,二维FBG智能格栅系统的实测位移曲线均与重构位移曲线实现了较好吻合;三维状态下FBG格栅通过重构方法所得的形态云图与实测值吻合程度非常高,最大坐标轴向误差仅为10.2mm。证明了二维和三维FBG智能格栅系统具有较高的精度,可满足巷道断面形状和轴向收敛形态感知和监测需求。