【摘 要】
:
光纤布拉格光栅(FBG)传感器已经在各行各业被广泛地应用,特别是在应变检测和健康监测方面更是被大力推广;近些年,随着FBG传感器的应用逐渐进入到高精尖领域,也对FBG传感器的应变测量提出了高精度的需求。本文结合高精度应变计量的要求,对影响FBG应变传感器校准精度的各种因素进行了深入分析,研究了FBG传感器应变测量的高精度校准技术方法。主要研究内容如下:首先,介绍了FBG应变传感器的计量需求现状和F
论文部分内容阅读
光纤布拉格光栅(FBG)传感器已经在各行各业被广泛地应用,特别是在应变检测和健康监测方面更是被大力推广;近些年,随着FBG传感器的应用逐渐进入到高精尖领域,也对FBG传感器的应变测量提出了高精度的需求。本文结合高精度应变计量的要求,对影响FBG应变传感器校准精度的各种因素进行了深入分析,研究了FBG传感器应变测量的高精度校准技术方法。主要研究内容如下:首先,介绍了FBG应变传感器的计量需求现状和FBG应变测量发展历程以及标定方法的现状。同时,阐述了研究FBG的理论工具耦合模理论,推导了FBG的反射率和中心波长表达式;对FBG的传感原理进行了理论分析,推导了其应变和温度灵敏度表达式;分析了FBG的在温度和应变同时作用时的二阶灵敏度问题,并着重分析了温度和应变交叉敏感问题,介绍了交叉敏感问题常用的几种解决方法。其次,研究建立了蝶形基片非栅区封装FBG传感器应变测量的物理模型,并使用剪滞理论推导出了相应的应变传递率理论公式;同时,设计了有限元仿真分析模型,对提出的理论公式正确性进行验证;又利用理论公式对影响FBG应变传递率的两个主要因素:胶体弹性模量和胶体厚度参数进行了数值模拟。然后,提出了一种基于纳米拉伸法的应变校准方法,研制了相应的校准系统,设计了纳米精度的应变加载系统,开发了可实现自动化FBG传感器应变校准的测控软件,对FBG应变传感器进行了标定实验,得出FBG应变传感器的灵敏度为1.287pm/με、线性度为0.12%、回程误差为0.21%和重复性为0.18%,对测量结果进行了不确定度评定,扩展相对标准不确定度为0.29%。最后,设计了FBG传感器二阶灵敏度测量方法,进行了测量实验,基于最小二乘的原理求解超定方程,计算得到了二阶灵敏度以及交叉灵敏度,并进行了反演。
其他文献
为严格管控食品安全,国家对预包装食品标签进行了严格规定,其中生产日期是重要的安全信息。在软包装材料产线上普遍使用喷墨或热转印式打码机打印生产日期,由于机器故障以及包装材料行进过程中的偏移、振动等因素,可能出现错印、漏印、字符断裂、油墨污染等印刷缺陷。针对此类印刷缺陷,传统的检测方法为人工观察,效率低且无法客观度量检测标准。为提高产线自动化水平,量化字符印刷质量,本文针对常见的生产日期印刷缺陷,研究
现代制造业对大尺寸零件设备的测量要求不断提高。激光跟踪多边法具有灵活和精度高等优点,可以为大齿轮等工业零件的生产制造提供技术支撑,在大尺寸测量领域有广阔的应用前景。本课题针对激光跟踪多边异步测量方法展开研究。异步测量法仅凭一台激光跟踪仪就可以实现多边测量,降低了测量成本。整个测量过程借助三坐标测量机完成,通过测针和靶镜的更换,避免了被测物体对测量激光的遮挡问题。此外,将优化标定点引入测量过程中,减
随着“中国制造2025”、“工业4.0”等智能制造理念的快速推广,航空、航天、轨交、电子等先进工业制造领域正经历新一轮产业升级,不但对工业产品制造的外形尺寸、性能质量提出了更高要求,对产品可靠性、生产效率、安全性等运行品质要求也在不断提高。在此背景下,对上述领域产品在运行、运动状态下进行基于大尺寸高密度点云的高精度、实时三维形貌测量已成为迫切需求。传统基于面阵相机图像传感的视觉测量方式受到器件制造
润滑油金属屑末检测技术可准确获得机械设备磨损信息,已成为机械设备健康状态监测与故障诊断的重要手段。电感型传感器具有结构简单、可区分铁磁与非铁磁屑末、漏检率低等优点,已获得广泛应用。然而受环境噪声、振动干扰与油液气泡等影响,该类型传感器还存在检测灵敏度较低、抗振动干扰能力弱以及气泡易被误检等问题。为此,本文聚焦金属屑末传感模型构建、传感器线圈参数优化、屑末参数检测算法等关键技术,研制了三线圈型润滑油
室内空间测量定位系统(workshop Measurement Positioning System,w MPS)是一种基于时间-空间转换测量思想的多站式大尺寸并行测量系统。在多站交会测量中,发射站所发射的旋转激光面被视为理想的平面,然而现有研究证实其与理想平面间存在一定的偏差,此偏差在大尺寸空间中影响系统的测量性能。针对上述激光面的偏差,本文进行了以下工作:1、分析了大尺寸线结构激光面变形的误差
对叶尖间隙进行准确高速的在线测量是维持高速旋转机械设备安全稳定运行的关键,同时也是实现叶尖间隙控制、提高设备性能的基础。基于叶尖定时原理的双光束叶尖定时间隙测量法在保持传统光纤测量法灵敏度高、分辨率高、适用范围广和温度不敏感等优点的同时,提高了光纤测量法的有效测量范围和抗干扰能力。但双光束法依靠转速同步传感器获取叶片速度,无法排除转速波动的影响,且传感器参数难以通过传统叶尖定时信号模型进行分析。针
合成生物学被现代生物学家们称为“第三次生物科学革命”,人工合成基因被应用于生物检测、医疗健康和DNA介质信息存储等广泛的领域。目前,不管是市面上已经成熟的第一代柱式合成仪,还是新兴的第二代芯片式合成仪,由于反应效率低、错误率高的原因,将合成产物的长度限制在200 nt以内。当前发展迫切需要基于第二代芯片式DNA合成,研究短片段DNA序列的原位组装技术,结合合成产物的高效扩增、纠错与测序等操作,为开
转子叶片状态参数的获取是旋转机械故障诊断与预测性维护的重要前提,也是航空发动机、汽轮机设计的关键步骤。传统的滑环测量法存在使用寿命短、工作转速低、测量通道数少以及测量噪声大等缺点,难以满足当今的测量需求。遥测法采用了无线供电技术与无线数据传输技术,能够实现高转速条件下长寿命、多通道、低噪声的叶片状态参数测量,是目前的研究热点。遥测系统发射机布置在高速旋转的转子上,高转速、强干扰的工作环境给遥测系统
微结构阵列已被广泛应用于光学、医疗、机械、航空航天、交通运输和电子通信等诸多领域。目前超精密切削仍是微结构阵列加工的主要方法,但其存在成本高、难以原位测量、加工机理不完善等问题,不利于微结构阵列的大规模制备和应用。因此,需要专门设计一种低成本的加工平台进行微结构阵列的高精度制备,并集成测量模块,方便加工工艺优化调整,实现“加工-测量”闭环控制。本课题针对于线性微结构阵列,设计并搭建了“切-测”一体
室内空间测量定位系统(workshop Measuring and Positioning System,wMPS)是一种针对大空间定位测量的新型分布式测量系统,已经被广泛地应用到航天航空、大型船舶等高端装备制造领域。目前随着发射站稳定性提升,系统的性能瓶颈正逐渐由发射站转向前端光电信号接收和处理流程,存在着接收器光脉冲宽度翻转影响测量范围、光电探测器件封装引入误差、转速增加传输压力等问题,难以满