1. 研究目的与意义
随着人类文明和经济的快速发展,人们对各种信息的需求也在不断的增长,作为新技术革命的重要组成,光纤领域技术革命也快速发展起。
光纤传感技术是光纤领域技术的重要组成,与传统传感器相比,光纤传感器具有体积小、低功率、重量轻、抗电磁干扰、宽带宽等优点,同时它在多参量同时测量、复用传感或分布式及实现智能化结构等方面有显著优势,因而光纤传感器广泛运用在工程测量领域。
目前国内外对光纤光栅的应用研究主要集中在航空、医学、能源化工等领域,在航空航天业中,光纤光栅传感器有着重要应用。
2. 课题关键问题和重难点
课题关键问题:1、光纤光栅传感器、神经网络算法的相关理论知识和方法的理解掌握。
2、光纤布拉格光栅的概念、工作原理和相关性质的理解与使用,以及FBG在健康检测系统中的应用3、神经网络方法识别结构参数以及梁式结构计算的一般分析方法和分析步骤及相关原理的理解掌握。
4、用MATLAB语言实现对光纤数据的信号分析,实现光学信号到结构状态信号之间的装换,进一步实现系统状态参数的提取。
3. 国内外研究现状(文献综述)
自从1989年美国的Morey[6]等人首次进行光纤光栅的应变和温度传感器研究以来,世界各国都对其应用和发展十分关注,光纤光栅传感器(FBG)在短短10多年时间内已成为传感领域发展最快速的技术,并且其在多个领域内的应用都取得了很大的成功,如土木工程、航天航空、航海等[7]。
同时在实际应用中,光纤光栅的传感机理也逐步成熟。
基于FBG传感器进行复合材料结构的健康检测时,把FBG传感器埋入复合材料内部可以很容易的测量到结构内部的应变响应。
4. 研究方案
1、对光纤光栅传感器的性质、神经网络算法的理解与使用有一定的理解和掌握。
2、了解光纤光栅传感的基本理论及其在健康监测中的实际运用。
3、首先在理论上先予以分析,并用MATLAB编制相关程序,在用该方法对钢梁实验数据进行分 析处理4、最后用钢梁实验来验证该方法的精度。
5. 工作计划
第1周:接受任务书,领会课题含义,熟悉课题,按要求查找相关资料第2周:阅读相关资料,分析整理资料,理解有关内容第3周:翻译相关英文资料,提出拟完成本课题的方案,写出相关开题报告一份第4周:进行光纤传感器和MATLAB相关理论知识的学习;查找关于光纤传感器在结构中具体使用的资料,学习光线传感测量系统的使用方法第5周:进行系统的基于光纤传感测量系统的测量方案设计第6周:进行系统的基于光纤传感测量系统的测量工作,进行大量的实验,获得实验数据第7周:继续光纤传感测量系统的测量工作,进行大量的实验,提取有效的系统光纤数据第8周:基于光纤信号分析理论知识,对测量实验采集到的光纤数据信号进行处理和分析,运用MATLAB编程,实现光纤数据信号到结构状态信号之间的转换,进一步实现系统状态参数的提取第9周:基于系统状态参数,实现系统状态评估方法的研究第10周:完成基于光纤传感器与MATLAB编程的系统状态的整体设计第11周:总结设计成果,提出进一步需要解决的问题与研究的方法第12周:整理设计资料,完成设计论文,将毕业设计论文成果按规范形式整理装订成册交指导教师批阅第13周:认真全面总结毕业设计工作,完善设计论文,准备答辩,评阅教师评阅论文第14周:准备参加答辩
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