机械系统的光纤光栅分布动态监测与损伤识别PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1机械系统动态监测与诊断的概念和任务 1

1.1.1机械系统动态监测与诊断的概念 2

1.1.2机械系统动态监测与诊断的任务 4

1.2机械系统动态监测与诊断系统的组成 5

1.2.1传感技术与传感系统 6

1.2.2信号分析与处理 6

1.2.3状态辨识与判断 8

1.2.4健康评估与诊断 9

1.2.5 预测预报技术 10

1.2.6故障库和知识库 10

1.3机械系统动态监测与诊断系统的特殊问题 11

1.3.工 信号获取的要求 11

1.3.2征兆提取的要求 12

1.3.3状态识别的问题 13

1.4机械系统动态监测与诊断的主要研究内容 14

1.4.1信号获取与传感技术 15

1.4.2模式识别与状态监测 16

1.4.3智能诊断系统 17

1.4.4监测与诊断的系统集成 19

参考文献 20

第2章 面向机械系统的高性能光纤光栅传感器 21

2.1引言 21

2.2光纤光栅传感基本原理 22

2.2.1光纤光栅反射原理 22

2.2.2光纤光栅温度传感原理 23

2.2.3光纤光栅应变传感原理 24

2.3光纤光栅的制作方法与形成机制 25

2.3.1光纤光栅的制作方法 25

2.3.2光纤光栅的形成机制 27

2.4光纤光栅的高温衰退规律与耐高温性能 29

2.4.1光纤光栅的高温衰退规律 29

2.4.2光纤光栅的寿命 31

2.4.3特种光纤光栅的耐高温性能 32

2.5光纤光栅应变传递特性 34

2.5.1光纤光栅传感器应变传递的有限元分析 34

2.5.2影响光纤光栅应变有效传递的主要因素 36

2.5.3光纤光栅传感器的弹性敏感体 39

2.6面向机械系统的几种典型光纤光栅传感器 41

2.6.1光纤光栅温度传感器 41

2.6.2光纤光栅应变传感器 42

2.6.3光纤光栅压力传感器 43

2.6.4光纤光栅加速度传感器 44

参考文献 49

第3章 分布式大容量光纤光栅高速高精度解调原理与方法 54

3.1光纤光栅解调技术 55

3.1.1滤波解调法 55

3.1.2干涉解调法 63

3.1.3其他解调法 68

3.2光纤光栅传感器复用技术 72

3.2.1光波分复用技术 73

3.2.2光时分复用技术 73

3.2.3光空分复用技术 74

3.2.4光频域反射复用技术 75

3.2.5混合复用技术 78

3.3分布式大容量光纤光栅高速高精度解调系统 80

3.3.1高速高精度光纤光栅解调系统设计 81

3.3.2光纤光栅波长的标定与解调算法 86

3.3.3上位机监测软件设计 102

3.3.4微型化光纤光栅解调系统的设计 103

3.4光纤光栅解调系统的性能测试 106

3.4.1解调精度及线性度 106

3.4.2解调频率 108

参考文献 111

第4章 分布传感与动态监测信息的传输与处理 114

4.1多参数分布光纤光栅传感信息的传输网络结构 114

4.1.1分布式光纤光栅传感网络的基本组成原理 114

4.1.2分布式光纤光栅传感网络功能模型 114

4.1.3 分布式光纤光栅传感网络结构模型 118

4.2多传感分布数据解耦 119

4.2.1多传感分布数据的解耦原理 119

4.2.2基于独立分量分析的多传感分布数据解耦方法 120

4.2.3基于卷积混合模型的多传感分布数据解耦方法 124

4.2.4多传感分布数据解耦技术的应用 128

4.3多传感信息融合与处理 128

4.3.1多传感信息融合的基本原理 129

4.3.2多传感信息融合技术与方法 129

4.3.3多传感信息处理的模式识别 139

4.4传感数据的HHT分析方法 145

4.4.1 HHT方法的基本原理分析方法 145

4.4.2 HHT方法相对于传统分析方法的优越性 157

4.4.3 HHT应用于机械系统故障诊断分析的几种方法 159

4.5多参数分布传感网络信号的并发实时分析处理和精度调控 167

参考文献 168

第5章 机械系统损伤动态监测原理与方法 173

5.1机械系统的损伤与识别 173

5.1.1机械系统的损伤 173

5.1.2机械系统的损伤识别问题 175

5.1.3机械系统损伤的定解问题 176

5.2机械系统损伤的监测原理与方法 178

5.2.1机械损伤的局部检测方法 178

5.2.2机械损伤的全局检测方法 181

5.2.3基于超声激励-光纤光栅分布传感的损伤检测 182

5.3机械损伤信息的超声激励与光纤光栅传感的原理 183

5.3.1超声激励方式 183

5.3.2超声对光纤光栅的作用机理 189

3.3超声激励-光纤光栅传感的弹性复合体结构 199

5.3.4光纤光栅中心波长匹配技术 208

5.4机械损伤信息表征与定位的原理和方法 211

5.4.1损伤信息的表征 211

5.4.2基于多源信息的损伤识别 215

参考文献 225

第6章 复杂机械系统损伤识别机理 230

6.1概述 230

6.1.1损伤识别的相关概念 230

6.1.2损伤识别技术的进展 231

6.1.3损伤识别有待解决的问题 232

6.2损伤特征建模与定位 233

6.2.1损伤敏感特征 233

6.2.2经验模态分解 234

6.2.3基于AR模型的特征提取 236

6.2.4损伤检测与定位判据 237

6.3基于应变模态的损伤识别 240

6.3.1环境振动激励下的应变响应 240

6.3.2基于Bayes应变谱的应变模态参数识别 243

6.3.3求解Bayes模型的随机模拟方法 245

6.4损伤特征识别的不确定度评价 247

6.4.1相关研究 247

6.4.2损伤的有限元模型 248

6.4.3 Bayes模型更新方法 249

6.4.4 TMCMC算法 249

6.4.5 slice抽样算法 250

参考文献 251

第7章 机械损伤系统的有限元模拟和结构完整性评价 254

7.1机械损伤的发生、发展和演变规律 254

7.1.1机械损伤产生的原因 254

7.1.2机械损伤的发展和演变规律 255

7.2机械结构完整性分析与评价 260

7.2.1结构完整性表达方法 260

7.2.2结构完整性评价的原理 261

7.2.3结构完整性评价方法 262

7.2.4缺陷尺寸的处理 265

7.3基于分布参数的机械损伤结构完整性评价方法 270

7.3.1基于应变频响函数的机械损伤结构完整性评价方法 270

7.3.2基于应变柔度矩阵的机械损伤结构完整性评价方法 273

7.4机械损伤的有限元模拟 275

7.4.1机械裂纹损伤的有限元模拟 275

7.4.2基于应变频响函数的机械结构损伤的有限元模拟 283

7.4.3基于应变柔度矩阵的机械损伤有限元模拟 291

7.5基于光纤光栅分布传感的机械结构完整性评估 296

参考文献 303

第8章 复杂机械系统状态监测与故障诊断系统的集成与设计 305

8.1概述 305

8.2状态监测与诊断系统的基本组成与方法 306

8.2.1状态监测与诊断系统的基本组成 306

8.2.2故障诊断的主要方法 308

8.3状态监测与诊断的系统集成原理与方法 311

8.4旋转机械状态监测与诊断系统的模块化设计 314

8.4.1状态监测与诊断系统的功能划分 314

8.4.2 状态监测系统的模块化设计 315

8.4.3故障诊断系统的模块化设计 318

参考文献 321

第9章 大型机械装备的状态监测与诊断 323

9.1港口岸桥起重机械的在线监测与诊断 323

9.1.1概述 323

9.1.2岸桥起重机械的结构分析及分布测点设计 324

9.1.3岸桥起重机械在线健康监测系统 329

9.2港口翻车机的状态监测与诊断 331

9.2.1翻车机的光纤光栅分布测点设计 332

9.2.2翻车机的状态监测与诊断系统 333

9.3航空发动机的在线监测 335

9.3.1航空发动机的结构与基本原理 335

9.3.2航空发动机的主要故障与监测方法 337

9.3.3 光纤光栅传感技术在航空发动机检测中的应用 339

参考文献 343

第10章 机械系统智能化监测的展望 344

10.1机械系统监测的智能结构 344

10.1.1智能结构的概念 344

10.1.2智能结构的基本组成 345

10.1.3智能结构的主要研究内容 347

10.1.4主要应用领域及前景 348

10.2机械装备的自愈合和自修复 352

10.2.1机械装备自愈合和自修复的内涵 352

10.2.2机械装备自愈合和自修复的重要作用 352

10.2.3自愈合和自修复技术的发展和现状 353

10.2.4自愈合和自修复技术研究的前沿问题 355

10.3光纤传感物联网 356

10.3.1光纤传感物联网体系结构与组网模式 356

10.3.2光纤传感物联网网络资源高效动态分配及共享机制 362

10.3.3光纤传感智能系统 367

参考文献 373