基于光纤传感的智能材料结构PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 智能材料结构概述 1

1.2 光纤传感的特点及应用发展现状 2

1.2.1 光纤传感器的定义、特点及分类 2

1.2.2 光纤传感器的应用发展现状 3

1.3 光纤光栅传感器的特点、应用及发展现状 4

1.3.1 光纤光栅传感器的特点 4

1.3.2 光纤光栅的应用现状 4

1.3.3 光纤光栅传感技术中存在的主要问题 5

1.4 全分布式光纤传感器特点、应用及发展现状 6

1.4.1 全分布式光纤传感技术的特点 6

1.4.2 全分布式光纤传感技术的应用 8

1.4.3 全分布式光纤传感技术存在的主要问题 11

1.5 基于光纤传感的智能复合材料结构特点及发展 12

1.5.1 基于光纤传感的智能复合材料结构特点 12

1.5.2 智能复合材料结构的发展应用 13

参考文献 13

第2章 基于光纤传感的智能复合材料结构设计理论 16

2.1 光纤植入复合结构材料的基本原理 16

2.2 光纤与复合材料界面性能研究 17

2.2.1 剪滞分析模型 17

2.2.2 黏结区应力分量的求解 19

2.2.3 裸纤界面数值分析 21

2.3 智能索的结构及功能设计 25

2.3.1 钢索（筋）结构 25

2.3.2 斜拉索的功能设计 26

2.3.3 预应力筋的功能设计 28

2.4 智能钢索中传感系统的要求与设计 28

2.4.1 复合材料与光栅传感器复合模型及分析 29

2.4.2 传感器结构界面数值分析 30

2.4.3 传感器尺寸的设计 38

2.5 本章小结 43

参考文献 43

第3章 光纤光栅基本理论与温度-应变缠绕问题 45

3.1 光纤光栅的传感原理及其理论分析 45

3.1.1 光栅的耦合模理论 45

3.1.2 光栅应变传感原理及应变灵敏度的理论分析 49

3.1.3 光栅温度传感原理及温度灵敏度的理论分析 50

3.1.4 光栅温度-应变交叉灵敏度的理论分析 51

3.2 光纤光栅温度自补偿功能的实现与传感器结构设计 52

3.2.1 基于材料热应力的光栅温度自补偿机制 52

3.2.2 传感器温度自补偿的原理及结构尺寸设计 53

3.2.3 传感器的应变传感分析 60

3.3 温度补偿结构设计参数的研究 63

3.3.1 光栅温度灵敏度系数的测试与分析 63

3.3.2 封装材料热膨胀系数的测试与分析 65

3.3.3 封装前后的光纤光栅应变灵敏度的研究 67

3.3.4 传感器的温度补偿及应变传感公式的修正 69

3.4 整体式温度补偿结构的应变传感器制作与补偿效果 70

3.4.1 传感器的结构设计 70

3.4.2 传感器的封装制作 74

3.4.3 传感器的温度补偿及应变校核试验 75

3.4.4 结果、分析与讨论 76

3.5 微型光纤光栅应变传感器的结构设计 85

3.5.1 微型光栅应变传感器封装材料热膨胀系数的测定 87

3.5.2 微型光光栅应变传感器的封装工艺的研究 89

3.5.3 微型光纤光栅应变传感器的试验研究 90

3.6 本章小结 93

参考文献 93

第4章 全分布式光纤传感理论与精确定位方法 95

4.1 光纤中的自发散射谱 95

4.2 全分布式光纤传感技术的主要参数 96

4.3 光纤中的布里渊散射原理和传感机制 97

4.3.1 光纤中的布里渊散射 97

4.3.2 基于布里渊散射的传感机制 103

4.4 基于光纤光栅的全分布式精确定位方法 105

4.4.1 传统的全分布式光纤传感的定位方法 105

4.4.2 利用光纤光栅实现定位的关键技术 106

4.4.3 基于光纤光栅的全分布式精确定位的方法 107

4.5 光纤光栅与布里渊信号耦合特性 109

4.5.1 试验验证 109

4.5.2 结果分析 110

4.6 环境温度及空间分辨率对定位精度的影响 112

4.6.1 试验验证 113

4.6.2 结果分析 114

4.7 基于光纤光栅的布里渊分布式位移传感器 118

4.7.1 基于光纤光栅的布里渊位移传感原理 118

4.7.2 试验 119

4.7.3 1＃位移传感器的位移传感特性 121

4.7.4 2＃位移传感器的位移传感特性 123

4.8 本章小结 127

参考文献 127

第5章 基于光纤传感的智能材料结构成型工艺及特性分析 130

5.1 复合材料的成型工艺 130

5.2 增强复合材料智能拉索丝的制备 131

5.2.1 试验设计 131

5.2.2 混杂纤维增强复合材料与光栅的复合工艺研究 133

5.3 混杂纤维增强复合材料的力学性能 136

5.3.1 力学性能样品制备及分析 136

5.3.2 SEM扫描样品制备及分析 138

5.3.3 光栅传感器与复合材料的界面黏结分析 142

5.4 智能材料的阻尼性能 144

5.4.1 CNTs/Ep复合材料的阻尼机理 144

5.4.2 碳纳米管在环氧树脂复合材料中分散结果及分析 149

5.4.3 CNTs/Ep阻尼性能的试验研究 153

5.4.4 阻尼样品制备 158

5.4.5 阻尼试验结果及分析 158

5.5 智能拉索丝的传感特性 162

5.5.1 应变传感试验系统 162

5.5.2 应变传感测试结果及分析 162

5.6 本章小结 166

参考文献 167