相衬光学相干弹性成像的超分辨应变测量

相衬光学相干弹性成像的相位分辨率受限于系统的光源带宽,导致层析应变成像质量低。这严重制约了相衬光学相干弹性成像的实际应用与发展。为此,本文提出一种基于数据驱动的超分辨应变测量方法,以解决相位分辨率受限下的应变重构困难问题。首先,根据相衬光学相干弹性成像原理,搭建了层析应变测量模型,用于获取网络训练所需的数据集,解决实际测量过程中超分辨应变标签难以获取的问题。其次,构建深度卷积神经网络,通过带有层析分辨率受限特点的数据驱动方式,让网络学习低分辨相位与高分辨应变之间的映射关系,从而实现相衬光学相干弹性成像的超分辨应变测量。最后,采用数值验证和压缩变形加载实验对本文方法的性能进行验证。实验结果表明本文方法在窄带宽输出下能重构出宽带宽的应变测量效果,并且其信噪比相比于矢量方法和传统应变计算深度神经网络,分别提高了18.4 dB和1.45 dB。本文方法可以突破系统光源的带宽限制,在低分辨相位输入条件下实现超分辨应变测量,从而加快相衬光学相干弹性成像在力学性能表征、内部早期损伤探测等方面的应用前景。

一种新型液压导管应变测量装置设计与研究

针对飞行器液压导管应变测量环境复杂,传统有线测量设备传感器布置困难、引线多等问题,提出了一种新型液压导管应变测量方法。该方法基于频响函数法建立测量装置与导管的动力学模型,研究了两者之间的应变映射关系,设计了可拆卸式测量装置,实现传感器非接触测量导管应变;结合理论计算和有限元仿真,研究了测量装置对导管模态及应变的影响,优化了装置设计及相关尺寸参数;通过试验验证有限元仿真结果,检验了装置非接触测量液压导管应变方法的有效性。结果表明,测量装置对导管应变影响微弱,300 Hz以下应变重构相对平均偏差为6.2%,证明测量装置能够有效测得导管应变,该方法和装置有望解决复杂测量环境下飞行器液压导管应变的快速准确测量问题。

全机静力试验应变测量优化方法

全机静力试验中,每个工况对应不同的应变测量规模,并且静力试验周期长,将所有应变片全部接入到测量设备上,会导致设备利用率极低。针对上述问题,本文提出了一种飞机主体结构应变分组以及飞机主体结构加非主体结构A+B的应变测量优化方法,能够使设备利用率最大化,从而解决型号任务多的时候应变测量设备不够的问题。

非接触应变测量技术在高温应变测试中的应用研究

数字图像相关(DIC)方法作为一种典型的非接触应变测量技术,是一种强大而灵活的表面变形测量工具。该方法的优点是试验设置和试样制备简单,对测量环境的要求较低,测量灵敏度和分辨率范围大。本文主要介绍了DIC方法的基本理论、关键技术以及该方法在工程中的应用进展。

基于蓝牙无线传输技术的液压导管应变测量系统

液压导管应变检测是保证液压系统安全可靠运行和判断系统结构健康状况的关键,针对有线应变测试设备存在的问题,设计了一套基于蓝牙无线传输技术的应变测量系统。系统设计遵循体积小、低功耗的原则,基于蓝牙低功耗、高信号质量的无线传输技术,根据一主多从模式架构设计了主从机电路,设计完成液压导管应变采集和无线通信等功能需求,另外设计配套数据传输与处理软件,在交互界面实现数据实时显示与分析。通过有线采集设备与无线测量系统的应变测量对比实验,证明本文设计的基于蓝牙无线传输技术的应变测量系统能够准确有效测得液压导管应变。

高温气冷堆压力容器水压试验变形及应力应变测量技术

高温气冷堆压力容器是整个反应堆系统中最重要的设备之一,高温气冷堆压力容器出厂水压试验是高温气冷堆压力容器设计制造过程中的重要质量控制点之一。为取得反应堆压力容器水压试验时重要部位(诸如应变分析,应力分析的危险点)的应力和应变分布的实际数据,验证和掌握反应堆压力容器的密封性能、强度及制造质量;在水压试验中需对顶盖法兰和筒体法兰转动角度、顶盖法兰与上封头连接处的应变、反应堆压力容器筒身的外壁应变、热气导管管嘴法兰部位的应变、筒体下段与下封头部位的应力及变形等进行检测,并且需要远程控制传感器、读取测量值,对测量结果进行分析。“高温气冷堆压力容器水压试验变形及应力应变测量技术”可利用位移、倾角传感器、应变片等进行统一的控制,对试验过程长时间实时监控,实时显示测量数据并存储,同时对测量数据进行的分析,生成测试报告。

基于无线静态应变测量技术的人字闸门背拉杆预应力调整研究

为研究无线静态应变测量技术在大型船闸金属结构件应变检测中的应用,利用无线静态应变测量技术开展工程实践,探讨了无线静态应变测量技术在船闸人字闸门背拉杆预应力调整应用中的可行性,并在2022年实施的某大型船闸计划性停航检修中,对下游两扇人字闸门背拉杆进行了改造及预应力调整。结果表明:经过通航之后运行检查,闸门使用效果良好。该技术能够提高检测的精度和传输可靠性,具有高效、便捷的优点,研究成果可为船闸人字闸门背拉杆静态应变测量提供新的解决方案,同时能够为人字闸门的检修提供可靠的数据支持。

基于连杆应变测量的起落架舱门结构健康监测

起落架舱门的结构完整性影响飞机起飞着陆阶段的安全,因此,提出了一种使用舱门连杆应变间接监测起落架舱门结构健康的方法。首先在某型运输机起落架外舱门连杆上粘贴应变计,对起落架收放过程中的舱门气动力进行定性分析;然后使用小波变化和傅里叶变化对连杆应变数据进行时频分析和频谱分析,间接获取起落架外舱门的振动响应频率,将振动响应频率作为易损探测值,根据其变化趋势判断舱门结构损伤的演变情况,并与舱门固有频率进行对比,分析结构损伤的原因;最后使用机载测试系统和监视系统,实现飞行过程中的起落架舱门结构健康监测。结果表明:该方法可靠有效,可预先探测起落架舱门结构损伤,具有推广应用价值。

基于云纹干涉法的封装结构应变测量技术研究

随着高密度、高集成度封装技术的发展,封装结构的可靠性问题备受关注.本文基于云纹干涉法和Twyman/Green干涉法,结合四步相移技术,建立了一套高精度三维光学测量方法,能够实现封装结构在力、热载荷下离面和面内的变形测量.进一步采用多项式拟合后求导的方法,提升了传统差分法求应变的测量精度.最后,通过标准试验件三点弯曲实验,验证了方法的测量精度,并通过该方法实现了典型球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)封装结构在热载荷下的变形测量,测量结果与有限元仿真结果相比具有较好的一致性.本文基于光测力学方法获得了封装结构在力、热等载荷下的变形场和应变场,从而对提升封装结构的可靠性具有重要意义.

基于Wi-Fi无线传感网的应变测量系统设计

针对工程结构应变测量需求,设计了基于Wi-Fi无线传感网的应变测量系统。在明确系统架构的基础上,应用ADR431BRZ芯片、AD823I仪表放大器、ADSI274芯片设计了传感器节点的传感单元,应用STM32芯片设计处理单元,应用USR-C322Wi-Fi模块设计通信单元,应用SPX3819M5芯片、OPA2227高精度低噪音运放设计电源单元。同时,对传感器系统无线组网方式进行设计分析,并从信号采集流程设计、上位机软件设计两方面,对系统软件进行设计。测试结果表明,该系统的误差小,运行稳定,能够满足工程结构应变测量需求。

超低温DIC全场微应变测量精度提高方法

数字图像相关技术在非均质焊接接头的力学性能研究方面具有独特的优势,但低温介质气化引起的气流扰动、起雾、结霜以及低温引起光学玻璃的厚度和折射率发生改变均会对图像产生较大影响,是DIC测试系统的误差的主要来源。本文分析了超低温环境下DIC全场微应变测量误差的影响因素,掌握超低温环境下的光测力学误差产生的机理,提出了DIC全场微应变测量精度提高方法,将超低温环境DIC全场微应变测量精度提高45倍,对准确获取贮箱焊缝结构在低温环境下全场力学性能,提高焊接结构性能,保证焊接结构安全性和可靠性具有重要的意义。

面向创新与实践能力培养的电阻应变测量技术实验教学探索

针对目前大学实验力学中实验课程教学内容固化、实际应用和学术前沿之间的关联存在一定局限性等问题,文章以电阻应变测量技术为例,从电阻应变测量基本理论出发,通过引入基于电阻应变测量的小型电子秤制作实验,将电阻应变测量理论与实际应用结合,显著调动了学生的学习兴趣,加深了学生对电阻应变测量技术的深入理解,培养了学生的科学创新意识和实践能力.

基于光纤光栅传感器温度补偿的低温应变测量方法研究

针对低温结构应变难以精确可靠测量的问题,采用两端粘贴工艺制备了耐低温胶封装FBG应变传感器并通过低温单轴拉伸试验研究了其应变响应特性,理论推导了考虑光纤热光系数的温度补偿算法并通过低温温度响应试验分析了其准确性,最后应用于LNG球阀球体低温应变测量。封装工艺不改变FBG反射光谱形状,低温下传感器呈良好线性、重复性和稳定性,温度补偿算法有效提高了温度变化引起的应变测量精度,实现了低至液氮温区的球体应变监测。研究表明,耐低温胶封装FBG应变传感器结合考虑热光系数的温度补偿算法为LNG球阀等低温结构的应变测量提供了一种有效方法。

三维编织复合材料应变测量方法对比研究

针对三维编织复合材料受载时应变场不均匀、试样表面较小区域的应变数据不能真实反映材料的整体变形等问题,本文通过经向无缺口拉伸试验,进行了3种不同丝栅尺寸应变计、引伸计和非接触式三维全场应变测量系统的应变测量结果对比分析。研究结果表明,三维编织复合材料受载时应变场分布是不均匀的,且变形量差异较大;采用更大丝栅尺寸的应变计可以降低三维编织复合材料变形不均匀的影响,获得更准确的应变结果;非接触式三维全场应变测量可以准确反映被测试样的全场应变,为三维编织复合材料的力学性能测试提供准确的应变数据。

应变测量仪的自校准电路设计及应用

为解决应变测量仪在使用分流法进行校准时存在的费时耗力效率低下、精度不足等问题,实现应变信号的高精度采集,研究并设计了低漂移、低噪声的自校准电路,程控配置采集通道和校准信号,拟合出采集信号和自校准信号之间的函数关系式,获取校准系数,对应变测量结果进行校正,有效降低应变测量的温度漂移误差和噪声误差,满足应变测量仪精度的指标要求。

基于移动最小二乘法的应变测量数据场重构方法

基于移动最小二乘法,提出了一种应变测量数据场重构的方法。该方法将受轴压铝制圆筒的应变测量数据与相应的理论结果进行比较,筛选出了有效的应变测量数据。通过计算有效测点之间距离和采用冒泡排序法确定这些距离顺序的方式,高效简便地计算了各个有效测点的支撑域半径。根据获得的有效应变测量数据和计算得到的移动最小二乘形函数,重构出了重构区域三维表面各个节点的应变值,并且绘制出了相应的应变云图。数值计算结果验证了本文方法的合理性、精确性和高效性。

光纤光栅(FBG)传感器在飞行试验应变测量中的应用

飞机飞行过程中,受恶劣环境影响机身容易出现损伤。温度、压力、应变等信息的实时测量是评价飞机结构健康状态、保障飞机安全运行的重要依据。光纤光栅(FBG)传感技术对飞机的应变监测与性能优化有重要意义。基于此,本文先简述了光纤光栅传感器原理与灵敏度计算方法,对两种光纤进行了简单的拉伸应变加载测试,以探究光纤光栅的高温应变传感特性,并设计了飞行应变测量试验和建立了应变传递的仿真分析,发现封装光纤应变损失更大,应变传递率随着胶结层厚度的增加而降低。

无线应变测量的关键技术研究

无线应变测量技术作为一种重要的结构健康监测手段,在工程领域具有广泛的应用前景。通过无线传感器和数据传输技术,该技术可以实现对结构物内部和表面的应变状态进行实时监测和远程数据传输。随着无线通信和传感技术的不断发展,无线应变测量技术在结构安全性评估、智能制造、自动化控制等领域具有巨大的潜力和意义。基于此,本文将探讨无线应变测量技术的关键技术研究,包括无线应变测量的基本原理及运作机制、应变计的设计与优化、无线传感器和数据传输、数据处理和解析等方面。通过对关键技术的深入研究,旨在提高无线应变测量技术的精度、稳定性、实时性和远程监控能力,为结构健康监测和工程应用领域提供更加可靠和高效的无线应变测量解决方案。

PVDF在动态应变测量中的应用

研究了用PVDF压电薄膜进行动态应变测量的原理和方法,在单向应变块上对两种PVDF应变片的应变电荷常数进行了标定,并对一维应力杆中的应变波形进行了测量。实验给出了较好的测量精度。研究结果表明,PVDF应变片在动态应变测量中具有很好的应用潜力。

金属直接连接的布拉格光纤光栅应变测量方法

为了简化应变传递环节,提高应变传递的长期稳定性,提出了一种将布拉格光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)器件与被测物利用金属化连接技术直接连接的应变测量方法。提出了金属化直接连接FBG应变测量结构,分析了金属化连接技术的基本原理与技术流程。根据弹性力学控制方程,建立了金属化连接材料优选的应力传递模型,仿真分析了不同金属连接材料对应变传感性能的影响,证明了金属化直接连接方法的理论优越性。利用金属铅作为金属连接材料将FBG固定在一根7 mm的钢丝上,进行了应变传感性能评价试验,试验结果表明FBG输出中心波长与拉力之间存在较好的线性与重复性关系,线性度达到0.999以上,应变传递系数可维持在0.98,该试验结果与理论分析结果 0.982 8较为接近,证明了理论模型与连接技术手段的正确性与可行性,表明金属化连接的FBG应变测量方法具有优越的应变测量能力。