第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 LPG的理论研究现状 2
1.3 LPG的制备技术 3
1.4 LPG的应用概况 6
1.4.1 LPG在通信领域的应用 7
1.4.2 LPG在传感领域的应用 8
1.5 LPG的发展趋势 9
1.6 本书的研究内容及结构 10
参考文献 12
第2章 LPG及LPGP的理论分析 17
2.1 光纤光栅的结构 17
2.2 耦合模理论 19
2.3 LPG模式耦合 20
2.3.1 纤芯基模有效折射率及其场分布 20
2.3.2 包层模有效折射率及其场分布 21
2.3.3 耦合特性分析 25
2.3.4 LPG的模式耦合方程 26
2.4 LPGP模式耦合 27
2.5 本章小结 30
参考文献 30
第3章 LPG及LPGP谱特性的仿真和研究 32
3.1 表征LPG的谱特性的参数 32
3.2 LPG对结构参数的敏感特性分析 35
3.2.1 光栅参数对频谱的影响 35
3.2.2 光纤结构参数对频谱的影响 40
3.3 LPGP对结构参数的敏感特性 45
3.4 本章小结 49
参考文献 49
第4章 LPG的传感机理 50
4.1 LPG的温度传感 50
4.1.1 谐振波长的温度特性理论分析 50
4.1.2 损耗峰幅值的温度特性 52
4.1.3 温度特性实验研究 53
4.2 LPG的轴向应变传感 54
4.2.1 轴向应变理论分析 54
4.2.2 轴向应变实验研究 55
4.3 LPG的弯曲传感 57
4.3.1 弯曲特性理论分析 57
4.3.2 弯曲特性实验研究 59
4.4 LPG的折射率传感 60
4.4.1 折射率特性理论分析 60
4.4.2 折射率特性实验研究 62
4.5 LPG的横向负载传感 64
4.5.1 横向负载特性理论分析 64
4.5.2 横向负载特性实验研究 65
4.6 LPG的温度补偿技术 66
4.6.1 温度补偿方法 66
4.6.2 温度补偿实验 67
4.6.3 其他温度补偿方法 69
4.7 本章小结 70
参考文献 71
第5章 LPG振动信号监测 72
5.1 薄板振动的微分方程 73
5.2 LPG振动信号监测传感器 76
5.2.1 动态信号监测原理 76
5.2.2 LPG动态信号监测系统 77
5.2.3 LPG动态信号的解调方案 80
5.2.4 系统最优工作点的确定 84
5.3 薄板结构振动信号的采集 85
5.4 分布式振动信号采集系统 89
5.5 具有自动跟随功能的振动信号监测系统 91
5.6 本章小结 93
参考文献 94
第6章 基于小波包能量谱分析的LPG结构损伤识别 95
6.1 板结构ANSYS分析 95
6.2 小波包理论分析 98
6.2.1 小波分析 99
6.2.2 小波包分析 100
6.3 信号的能量特征指标提取 102
6.3.1 小波基的选取 102
6.3.2 小波分解阶数和小波包分解尺度的选取 103
6.3.3 特征指标的提取 103
6.4 板结构的小波包能量谱分析 104
6.4.1 同一位置不同程度的损伤 104
6.4.2 不同位置相同程度的损伤 107
6.5 本章小结 109
参考文献 110
第7章 LPG土木工程结构耐久性健康监测 111
7.1 混凝土结构中的钢筋锈蚀 111
7.1.1 钢筋锈蚀机理 112
7.1.2 钢筋锈蚀过程 114
7.2 混凝土结构中钢筋锈蚀监测方法 115
7.3 实验方法确定 116
7.3.1 钢筋锈蚀方法的确定 116
7.3.2 混凝土中钢筋锈蚀率的测量 117
7.4 基于LPG折射率特性的钢筋锈蚀监测 117
7.4.1 传感器设计 117
7.4.2 实验室环境实验 119
7.4.3 双光栅测量 121
7.4.4 实验讨论 122
7.5 基于LPG微弯特性的钢筋锈蚀监测 123
7.5.1 传感器设计及封装 123
7.5.2 实验室环境实验 125
7.5.3 混凝土埋入实验 126
7.5.4 实验讨论 129
7.6 本章小结 130
参考文献 131
第8章 LPGP传感特性的研究 133
8.1 LPGP温度传感特性 133
8.1.1 LPGP温度特性的理论分析 133
8.1.2 LPGP温度特性的实验及分析 136
8.2 轴向应变传感特性 139
8.2.1 LPGP轴向应变特性的理论分析 139
8.2.2 轴向应变特性实验 141
8.3 弯曲传感特性 144
8.3.1 LPGP弯曲传感特性的理论分析 144
8.3.2 弯曲传感特性实验 145
8.4 折射率传感特性 148
8.4.1 LPGP折射传感特性的理论分析 148
8.4.2 LPGP折射传感特性的仿真研究 149
8.4.3 折射率传感特性实验 152
8.5 本章小结 156
参考文献 156
第9章 基于支持向量回归机的单LPGP应变和温度同时测量技术的研究 158
9.1 支持向量回归机理论基础 158
9.2 温度与应变的同时测量 163
9.2.1 交叉敏感问题的解决方案 163
9.2.2 不同谐振峰应变与温度的测量 164
9.3 矩阵分析方法 166
9.4 基于SVR的温度与应变预测模型的建立 168
9.4.1 支持向量回归机的表述 168
9.4.2 ε-SVR相关模型参数选取 172
9.4.3 基于SVR的温度和应变的预测 174
9.4.4 SVR和标准矩阵法对应变和温度预测的比较 174
9.5 本章小结 175
参考文献 176
第10章 LPGP对超声波检测研究的初探 178
10.1 超声波简介 178
10.2 光纤光栅检测超声波的研究 179
10.3 超声波作用于LPGP的原理 180
10.4 超声波基本特性的LPGP实验研究 183
10.4.1 超声波静态特性实验系统组成 183
10.4.2 实验结果分析 183
10.5 本章小结 186
参考文献 187
第11章 LPGP的封装及在乐果溶液降解过程中的应用 188
11.1 光纤光栅的封装类型 188
11.1.1 保护性封装 188
11.1.2 敏化性封装 190
11.2 LPGP的封装 191
11.2.1 LPGP温度补偿的封装原理 191
11.2.2 LPGP温度补偿的封装设计 193
11.2.3 封装的LPGP温度特性实验 195
11.3 基于LPGP的乐果溶液污水降解的在线监测 195
11.3.1 乐果溶液污水降解技术 195
11.3.2 超声强化电絮凝技术降解乐果溶液污水原理 197
11.3.3 超声强化电絮凝技术降解乐果溶液实验 199
11.4 本章小结 203
参考文献 203