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基于FBG连杆变形感知及三维重构方法研究
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作者 周宏根 富艳玲 +3 位作者 符博峰 侯秋林 李国超 曹利平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第1期100-106,113,共8页
连杆作为柴油发动机的关键零部件,其变形直接影响动力装备的性能和寿命。因此,检测连杆变形对保证动力装备的使用寿命具有重要作用。文中提出基于光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)船用柴油机连杆的变形检测技术,根据有限元分析连杆变... 连杆作为柴油发动机的关键零部件,其变形直接影响动力装备的性能和寿命。因此,检测连杆变形对保证动力装备的使用寿命具有重要作用。文中提出基于光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)船用柴油机连杆的变形检测技术,根据有限元分析连杆变形特点,设计FBG栅点的传感网络,建立连杆受力变形下的三维重构模型,并开发基于FBG连杆变形检测的软硬件系统,实现连杆变形的可视化监测。实验结果表明采用基于FBG的感知和重构技术检测连杆的变形是可行的,为连杆性能的精确检测以及船舶动力装备其他关键件的变形检测提供了新思路。 展开更多
关键词 fbg 变形检测 三维重构 连杆
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FBG传感器在起重机械局部损伤监测中的应用研究
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作者 尚歌 王雁飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1285-1289,共5页
光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器自身应变传递特性和敏感范围波动较大,在应用过程中缺少结合被测结构性能和FBG传感器本身结构特点的应用方法。为此,研究FBG传感器在起重机械局部损伤监测中的应用。根据起重机械的内部... 光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器自身应变传递特性和敏感范围波动较大,在应用过程中缺少结合被测结构性能和FBG传感器本身结构特点的应用方法。为此,研究FBG传感器在起重机械局部损伤监测中的应用。根据起重机械的内部振动状况构建损伤模型,在FBG传感器光纤的同一位置放置两个不同的Bragg光栅,并根据波长变化采集局部损伤数据,将采集到的数据输入自回归滑动平均模型(Autoregressive Moving Average Model,ARMA)中,提取损伤状态,完成起重机械局部损伤监测。实验结果表明,所提方法的反馈时间低于0.25 ms,监测到的应变数据与实际应变数据差距相近,监测的损伤部位与设定损伤部位一致,证明该方法监测反馈效率和监测精度高,监测效果好,适用于各种环境下的起重机械局部监测工作。 展开更多
关键词 fbg传感器 局部损伤监测 BRAGG光栅 起重机械 ARMA模型 内部振动
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基于正弦式波纹膜片的压差式FBG静力水准仪
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作者 朱万旭 吴尧 +2 位作者 黄家柱 李梦果 刘丰荣 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期109-112,共4页
为解决建筑物不均匀沉降长期、可靠监测的问题,基于连通器原理,推导了膜片半径r、刚度K、光纤自由段长度l、波长变化量Δλ_(B)等参数和沉降量的线性关系式。以此设计了带有正弦式波纹膜片的压差式光纤布拉格光栅(FBG)静力水准仪,并通... 为解决建筑物不均匀沉降长期、可靠监测的问题,基于连通器原理,推导了膜片半径r、刚度K、光纤自由段长度l、波长变化量Δλ_(B)等参数和沉降量的线性关系式。以此设计了带有正弦式波纹膜片的压差式光纤布拉格光栅(FBG)静力水准仪,并通过标定试验验证压差式FBG静力水准仪的传感性能。结果表明:此静力水准仪灵敏度不小于13.2 pm/mm,综合误差不大于3.26%,相关性系数均在0.99以上。该型静力水准仪传感性能满足工程结构沉降测量的要求,丰富了FBG静力水准仪的研究,具有理论和现实意义。 展开更多
关键词 静力水准仪 光纤布拉格光栅 不均匀沉降 标定试验 传感器
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基于FBG传感器阵列反演结构振动位移的监测方法
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作者 黄新敬 程彤遥 +3 位作者 马金玉 张志鹏 黄漪 李健 《光通信技术》 北大核心 2024年第1期7-12,共6页
针对现有振动位移监测方法易受环境影响且精度不高的问题,提出了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)传感器阵列反演结构振动位移的监测方法。该方法使用FBG传感器阵列获取结构振动过程中的多点应变和单点加速度数据,先利用基于正交曲率的曲线... 针对现有振动位移监测方法易受环境影响且精度不高的问题,提出了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)传感器阵列反演结构振动位移的监测方法。该方法使用FBG传感器阵列获取结构振动过程中的多点应变和单点加速度数据,先利用基于正交曲率的曲线重构算法和获得的应变数据重构结构各点的动态位移,然后运用卡尔曼滤波算法将曲线重构算法导出的位移数据与同位置处的单点加速度数据相融合,获得更为准确的位移数据。实验结果表明:该方法可成功重构出监测结构任意时刻的振动形态,悬臂铝板和简支管道的振动位移重构相对均方根误差分别小于5.5%和7%。 展开更多
关键词 光纤布喇格光栅 振动监测 动态形变 位移 卡尔曼滤波
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基于FBG信号和DECE-PCA-BHOSVM的变压器绕组径向松动状态评估
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作者 许洪华 许自强 +1 位作者 李勇 尹来宾 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期381-390,共10页
变压器作为电力系统的关键设备,其绕组松动状态的识别对电网的稳定运行具有重要意义。针对传统监测方法环境干扰较大、应用复杂等问题,提出了使用两类不同的布拉格光纤光栅(Fiber bragg grating,FBG)传感器采集变压器绕组关键测点温度... 变压器作为电力系统的关键设备,其绕组松动状态的识别对电网的稳定运行具有重要意义。针对传统监测方法环境干扰较大、应用复杂等问题,提出了使用两类不同的布拉格光纤光栅(Fiber bragg grating,FBG)传感器采集变压器绕组关键测点温度与应变信号,经快速解耦与自适应噪声完备集合经验模态分解后(Fast decoupling and complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,DECE),提取关键参数并进行主元分析(Principal component analysis,PCA)。对降维后的特征采用基于黑洞优化的支持向量机(Support vector machine based on black hole optimization,BHOSVM)进行分类,实现对变压器绕组径向松动状态的监测与定位。诊断结果表明,所提诊断方法对变压器绕组径向松动状态的识别准确率达到96.8%。 展开更多
关键词 布拉格光纤光栅 油浸变压器 支持向量机 黑洞优化算法
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基于变步长扫描策略的FBG高速解调
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作者 梁磊 张宇宁 +1 位作者 杜尚明 童晓玲 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期233-242,共10页
现有的FBG高速解调方法都各有优缺点,其中扫描式光谱分析系统通用性好、成本较低,在速度和精度上的表现较为均衡。针对扫描激光器型光纤布拉格光栅波长解调仪在实际应用中调谐次数多、扫描耗时久等问题,设计了一种变步长扫描策略,使用... 现有的FBG高速解调方法都各有优缺点,其中扫描式光谱分析系统通用性好、成本较低,在速度和精度上的表现较为均衡。针对扫描激光器型光纤布拉格光栅波长解调仪在实际应用中调谐次数多、扫描耗时久等问题,设计了一种变步长扫描策略,使用较少的波长调谐次数实现光谱局部峰值的检出。实验表明,在通道内只有单个光栅的情况下,使用变步长扫描策略需要扫描的点数降低了至少90%,扫描耗时减少了90%,解调速度提高至10倍。在上位机对传输的局部光谱数据进行高斯拟合解调,并对变步长扫描策略进行信噪比仿真实验测试,仿真证明变步长扫描策略适用于信噪比高于9.23 dB的情况且对后续解调的精度和平均误差几乎没有影响,具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 光纤光栅 高速解调 可调谐激光器 波长调谐
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基于FBG和F-P的温度和折射率双参量传感器
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作者 姚国珍 宗子天 +3 位作者 吴玉章 李炳峰 颜炳欣 尚秋峰 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第3期349-355,共7页
提出了一种由单模布拉格光栅和多模Fabry-Perot腔级联而成的温度和折射率双参量传感器。对多模光纤的末端采用氢氟酸进行腐蚀,在腐蚀后形成的凹陷处填充紫外胶,从而形成Fabry-Perot腔。Fabry-Perot腔和单模光纤布拉格光栅级联后,构成最... 提出了一种由单模布拉格光栅和多模Fabry-Perot腔级联而成的温度和折射率双参量传感器。对多模光纤的末端采用氢氟酸进行腐蚀,在腐蚀后形成的凹陷处填充紫外胶,从而形成Fabry-Perot腔。Fabry-Perot腔和单模光纤布拉格光栅级联后,构成最终的传感结构。Fabry-Perot腔对温度和折射率敏感,而光纤布拉格光栅对温度敏感而对折射率不敏感。利用上述特性,采用灵敏度矩阵法可实现对温度和折射率的同时测量。实验结果表明,传感器的温度和折射率灵敏度分别为-0.4832nm/℃和-508.64pm/RIU。该传感器具有制作工艺简单、结构紧凑、成本低、灵敏度高的优点,有很好的应用前景。 展开更多
关键词 温度和折射率传感 Fabry-Perot腔 光纤布拉格光栅 多模光纤
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一种面向结构沉降的改进型FBG传感器
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作者 唐杰 邵国霞 《光通信技术》 北大核心 2024年第4期36-41,共6页
为了提高光纤布喇格光栅(FBG)型沉降传感器的灵敏度,降低在沉降过程中由于倾斜与温漂所造成的测量偏差,设计了一种面向结构沉降的改进型FBG传感器。该传感器将传统悬臂结构改为直拉结构,减少因沉降倾斜导致的测量误差;通过精确计算2组FB... 为了提高光纤布喇格光栅(FBG)型沉降传感器的灵敏度,降低在沉降过程中由于倾斜与温漂所造成的测量偏差,设计了一种面向结构沉降的改进型FBG传感器。该传感器将传统悬臂结构改为直拉结构,减少因沉降倾斜导致的测量误差;通过精确计算2组FBG的波长偏移量的比值,实现对沉降量的准确测量。测试结果表明:该传感器的应变响应量为5.2×10^(-5)ε/N,在0~50 mm内波长偏移量与沉降量成线性关系,其偏差均值优于0.69 mm,灵敏度均值为107.45 pm/mm;测试结果波动均低于1.0%,明显优于传统FBG传感器结构,验证了其具有更好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 沉降检测 光纤布喇格光栅 差分比值计算 倾斜干扰 温漂干扰
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FBG反射谱数据滑动相关滤波算法设计与实现
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作者 马嘉仪 张旭 +2 位作者 李红 朱云鸿 董明利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期146-158,共13页
针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加... 针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加速设计。该算法根据FBG半峰全宽确定高斯函数二阶导数的标准差,用函数的负数作为滤波模板权重,通过滑动数据窗口进行反射谱数据与滤波模板的相关计算,从而实现滤波操作。使用该算法处理含高斯噪声、坏点和基线的仿真数据,验证了该方法对多种异常反射谱数据处理的有效性,并与其他下位机滤波算法进行对比分析,该算法能较好地保留原始数据特征,有较好的鲁棒性,信噪比最高提升28.23dB,中心波长平均偏差和偏差标准差最小,分别为1.712 pm和2.996pm。同时在FPGA片上平台实现了该算法,采用循环队列策略设计存储器,提高了存储器使用率,降低了资源消耗。实验表明,该算法可以有效校正多种异常FBG反射谱,在100MHz系统时钟下处理一个反射谱数据所需时间仅5.09μs,易于实现工程化应用,克服了下位机现有滤波算法对FBG反射谱中坏点、基线抑制作用较差和滤波后信号变形的问题,实现了FBG反射谱滑动相关滤波算法的加速设计。 展开更多
关键词 滑动相关滤波 光纤光栅传感 fbg滤波 FPGA
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基于FBG传感器的卫星天线形变重构技术
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作者 赵继春 李元浩 +3 位作者 宋育苗 安国文 贾平岗 熊继军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期135-145,共11页
针对由温度变化和外界机械载荷等因素引起的卫星天线结构形变重构需求,提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器的可视化形变重构技术。利用非金属封装材料和聚酰亚胺光纤光栅制备了FBG应变传感器和温度传感器进行应变与温度的测量,采... 针对由温度变化和外界机械载荷等因素引起的卫星天线结构形变重构需求,提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器的可视化形变重构技术。利用非金属封装材料和聚酰亚胺光纤光栅制备了FBG应变传感器和温度传感器进行应变与温度的测量,采用光纤传感解调系统实现结构的形变重构。搭建了变温环境天线结构模拟试件形变重构测试平台,采用激光测距仪完成对比测试。研究结果表明,通过相同工艺制备的FBG传感器具有很好的一致性,常温下FBG传感测量的误差小于5.94%,变温环境下的测量误差小于6.97%。重构后的曲面能够真实反映模拟试件的形变情况,验证了该系统的有效性。该技术在卫星天线结构形变重构领域中有良好的应用前景。 展开更多
关键词 形变重构 fbg传感器 应变检测 温度解耦 卫星天线
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基于埋入式FBG风力发电机桨叶复合材料监测
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作者 刘元凤 万波莉 +1 位作者 陈诗 闫光 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第4期209-215,共7页
随着科技的进步,传统的表贴式光纤光栅已无法满足对风力发电机组监测的需求。因此,本文提出了一种基于埋入式光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)传感网络的风力发电机桨叶碳纤维复合材料损伤监测方法。首先,通过创建碳纤维复合... 随着科技的进步,传统的表贴式光纤光栅已无法满足对风力发电机组监测的需求。因此,本文提出了一种基于埋入式光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)传感网络的风力发电机桨叶碳纤维复合材料损伤监测方法。首先,通过创建碳纤维复合材料试验件的三维模型,并进行有限元仿真,确立了FBG的布点位置。然后,将FBG埋入试验件,并进行力学性能试验,以监测各传感点的应变数值和相关损伤情况。最后,对试验件进行超声波无损探伤验证。实验结果表明,埋入式FBG能够实时动态监测碳纤维复合材料内部的损伤情况,为风力发电机组的结构健康监测积累了经验。 展开更多
关键词 埋入式 fbg 复合材料 无损探伤
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Monitoring shear deformation of sliding zone via fiber Bragg grating and particle image velocimetry
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作者 Deyang Wang Honghu Zhu +3 位作者 Guyu Zhou Wenzhao Yu Baojun Wang Wanhuan Zhou 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第1期231-241,共11页
Monitoring shear deformation of sliding zones is of great significance for understanding the landslide evolution mechanism,in which fiber optic strain sensing has shown great potential.However,the cor-relation between... Monitoring shear deformation of sliding zones is of great significance for understanding the landslide evolution mechanism,in which fiber optic strain sensing has shown great potential.However,the cor-relation between strain measurements of quasi-distributed fiber Bragg grating(FBG)sensing arrays and shear displacements of surrounding soil remains elusive.In this study,a direct shear model test was conducted to simulate the shear deformation of sliding zones,in which the soil internal deformation was captured using FBG strain sensors and the soil surface deformation was measured by particle image velocimetry(PIV).The test results show that there were two main slip surfaces and two secondary ones,developing a spindle-shaped shear band in the soil.The formation of the shear band was successfully captured by FBG sensors.A sinusoidal model was proposed to describe the fiber optic cable deformation behavior.On this basis,the shear displacements and shear band widths were calculated by using strain measurements.This work provides important insight into the deduction of soil shear deformation using soil-embedded FBG strain sensors. 展开更多
关键词 LANDSLIDE Shear band Fiber bragg grating(fbg) Particle image velocimetry(PIV) Sinusoidal model Strain‒displacement proportional COEFFICIENT
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平顶型CLPG-CFBG级联结构中温度应力传感特性的研究
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作者 吕子尚 胡劲华 +1 位作者 任丹萍 赵继军 《激光技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期65-70,共6页
为了使光纤光栅传感器在光纤传感系统的应用中同时具有温度应力双参量传感和通信传输的功能,提出了一种由啁啾长周期光纤光栅(CLPG)和啁啾光纤布喇格光栅(CFBG)组成的平顶型光纤光栅传感器结构。采用测量中心波长位移的方法,建立了传感... 为了使光纤光栅传感器在光纤传感系统的应用中同时具有温度应力双参量传感和通信传输的功能,提出了一种由啁啾长周期光纤光栅(CLPG)和啁啾光纤布喇格光栅(CFBG)组成的平顶型光纤光栅传感器结构。采用测量中心波长位移的方法,建立了传感器温度和应力灵敏度系数矩阵,进行了理论分析和仿真验证。结果表明,CLPG的温度和应力灵敏度大小分别为2660 pm/℃和132 pm/με;CFBG的温度和应力灵敏度大小分别为12.6 pm/℃和0.8 pm/με,且CLPG和CFBG同时都具有平顶输出光谱,平顶光谱带宽分别达到了13.8 nm和5.6 nm,该传感器可以实现温度应力双参量同时传感,具有稳定的通信传输波段。该研究为光纤光栅传感器在光纤传感系统中的应用提供了参考。 展开更多
关键词 光纤光学 光纤光栅传感器 啁啾光纤光栅 平顶光谱 温度 应力
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甘精胰岛素与阿卡波糖联合治疗老年糖尿病对其FBG,2 hBG,HbA1c及治疗前后的体质指数分析 被引量:1
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作者 程蔚 邵春霞 金晓丹 《糖尿病新世界》 2024年第4期92-95,共4页
目的探究老年糖尿病治疗中采用甘精胰岛素联合阿卡波糖的价值。方法选取上海市嘉定区迎园医院于2022年6月—2023年9月收治的106例糖尿病老年患者作为研究对象,按随机数表法分为对照组(53例,给予阿卡波糖治疗)、观察组(53例,给予甘精胰... 目的探究老年糖尿病治疗中采用甘精胰岛素联合阿卡波糖的价值。方法选取上海市嘉定区迎园医院于2022年6月—2023年9月收治的106例糖尿病老年患者作为研究对象,按随机数表法分为对照组(53例,给予阿卡波糖治疗)、观察组(53例,给予甘精胰岛素联合阿卡波糖治疗)。比较两组临床疗效、血糖指标、体质指数(Body Mass Index,BMI)、不良反应发生情况以及胰岛功能。结果观察组治疗总有效率高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组空腹血糖(Fasting Blood Glucose,FBG)、餐后2 h血糖(2 Hour Post⁃prandial Blood Glucose,2 hBG)以及糖化血红蛋白(Hemoglobin A1c,HbA1c)均低于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05);观察组体质指数高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组不良反应总发生率与对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05);观察组胰岛素抵抗指数(Homeostatic Model Assessment of Insulin Resis⁃tance,HOMA-IR)低于对照组,胰岛β细胞功能指数(Homeostasis Model Assessment-β,HOMA-β)高于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。结论在老年糖尿病治疗中选择甘精胰岛素与阿卡波糖联合方案可降低血糖水平,改善体质指数及胰岛素功能,确保治疗有效性。 展开更多
关键词 甘精胰岛素 阿卡波糖 糖尿病 fbg 2 hBG HBA1C 体质指数
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基于FBG的农业大棚土壤温度测量与研究
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作者 钱蔡华 冯飞 +1 位作者 赵恒 李国利 《自动化与仪表》 2024年第1期121-124,129,共5页
研究农业大棚土壤温度,对农业生产具有重要意义。针对传统热电偶等传感器测量土壤温度场存在效率低、误差大等问题,该文采用一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的温度传感器来监测农业大棚内的土壤温度变化。该方法将封装了FBG串的不锈钢管垂... 研究农业大棚土壤温度,对农业生产具有重要意义。针对传统热电偶等传感器测量土壤温度场存在效率低、误差大等问题,该文采用一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的温度传感器来监测农业大棚内的土壤温度变化。该方法将封装了FBG串的不锈钢管垂直埋入被测土壤中,采用可调谐激光器法和寻峰算法解调FBG串各传感器波长,在大棚环境下进行了土壤多层温度场测量实验。实验结果表明,土壤内部温度呈余弦函数模型周期性变化。随着土壤深度增加,温度变化逐渐减小,在一定的湿度范围内,土壤湿度越大,浅层土壤温度越低。土壤湿度对深层土壤温度影响较小,太阳辐射对浅层土壤温度影响较大。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 传感器阵列 温度场
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基于改进LSTM的FBG传感网络光谱基线校正方法
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作者 韩颖 张旭 +1 位作者 于明鑫 庄炜 《光通信研究》 北大核心 2024年第4期38-45,共8页
【目的】针对复杂外界环境所致的光纤布拉格光栅(FBG)光谱信号基线漂移问题,文章提出了一种基于改进的长短期记忆(LSTM)模型的光谱基线校正方法。【方法】改进的LSTM模型由卷积神经网络(CNN)、全连接层和LSTM网络组成。CNN与LSTM模型相... 【目的】针对复杂外界环境所致的光纤布拉格光栅(FBG)光谱信号基线漂移问题,文章提出了一种基于改进的长短期记忆(LSTM)模型的光谱基线校正方法。【方法】改进的LSTM模型由卷积神经网络(CNN)、全连接层和LSTM网络组成。CNN与LSTM模型相比,改进的LSTM模型利用CNN提取FBG光谱信号的特征信息。文章使用仿真数据集和实测数据集对改进的LSTM模型进行训练。仿真数据集由特征噪声、基线和FBG光谱组成。分别使用小波软阈值法、惩罚最小二乘法、循环神经网络(RNN)法、LSTM法和改进的LSTM法进行基线校正。使用FBG传感信号存活率和均方根误差(RMSE)对5种方法的校正结果进行评价。【结果】使用仿真数据集对LSTM模型进行训练与测试,改进的LSTM模型将FBG传感信号存活率提高了60.8%。采用仿真数据集对模型进行预训练后,再将使用实测数据集对经过预训练的模型进行训练得到的改进LSTM模型与直接使用实测数据集训练的模型相比,改进的LSTM模型具有更好的校正效果。FBG光谱的RMSE降低了10.95%,RMSE的标准差降低了4%。使用改进的LSTM模型对FBG光谱实测数据集进行校正,FBG传感信号存活率提高了50.5%。与小波软阈值法、惩罚最小二乘法、RNN法和LSTM法相比,改进后的LSTM模型具有更好的校正效果,RMSE的均值和标准差分别为0.0122和0.0024。解调中心波长的RMSE为0.036 pm,并且基线校正过程只需9.68 ms。【结论】改进的LSTM模型是一种有效的基线校正方法,在复杂外部环境下具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 光谱基线校正 改进长短期记忆模型 深度学习
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FBG技术监测分析机场跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程
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作者 韦定兵 解建光 +1 位作者 刘燕平 赵勇 《中国民航大学学报》 CAS 2024年第3期69-76,83,共9页
反射裂缝是导致机场跑道加铺层失效的主要病害之一。为分析机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程,本文基于光纤布拉格光栅(FBG,fiber Bragg grating)传感技术,提出了可用于实时监测机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程的柔性FBG... 反射裂缝是导致机场跑道加铺层失效的主要病害之一。为分析机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程,本文基于光纤布拉格光栅(FBG,fiber Bragg grating)传感技术,提出了可用于实时监测机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程的柔性FBG传感器封装方法,并对研发的FBG传感器进行了标定。基于室内组合梁试验,分析了机场水泥跑道沥青加铺层复合结构反射裂缝扩展过程,包括微裂纹萌生与积累、反射裂缝扩展、反射裂缝贯通3个阶段。在反射裂缝扩展初期,FBG传感器中心波长增长速率相对较小;随着反射裂缝逐渐扩展,FBG传感器中心波长迅速增大。结果表明,柔性FBG传感器全部存活且性能完整,验证了其在实时监测机场水泥跑道沥青加铺层反射裂缝扩展过程中的可行性。 展开更多
关键词 机场跑道加铺层 反射裂缝 光纤布拉格光栅(fbg fiber Bragg grating)传感器 实时监测
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基于FBG的微小型三轴振动传感器研究
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作者 唐翔 吴俊 +2 位作者 黎琪慧 辛璟焘 董明利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期197-205,共9页
为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器,提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度,与一体化设计对比,分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、... 为了研制一种微小型、三轴测量的高灵敏度振动传感器,提出一种分立元件交错组合的超紧凑光纤光栅三轴振动传感器设计方法。采用分立元件组合设计方法降低了设计加工难度,与一体化设计对比,分立元件组合结构的零件结构简单、易于加工、结构设计也更为灵活,缩短了传感器结构的优化迭代周期。通过理论模型分析和有限元仿真,优化传感器结构参数,最终封装完成的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm,质量约为24.26 g。最后进行实验测试和传感器性能分析。实验结果表明:该传感器的工作频段为0~1 200 Hz,在X、Y、Z轴方向的固有频率分别为1 850 Hz、1 770 Hz和1 860 Hz,三个轴向的灵敏度分别达到77.37 pm/g、80.73 pm/g和75.04 pm/g,横向抗干扰小于5%。该传感器满足航天振动测量轻量化、工作范围和灵敏度的应用需求,在遥感卫星微振动测量等领域具有重要应用前景。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 三轴振动传感器 微型化 高灵敏度
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基于πPS-FBG传感技术的激光超声水下铝板缺陷检测研究
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作者 郭古青 白盛康 +5 位作者 田亚莉 宫廷 孙小聪 周月婷 邱选兵 李传亮 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第4期46-51,I0006,共7页
为实现水下金属构件在线服役状态的在线评估,搭建了一套基于激光超声和π相移光纤布拉格光栅(πPS-FBG)的水下板材缺陷检测系统.为了研究水下激光超声传播规律,以6061铝合金板材为测试样品,进行了不同水深下的激光超声探测实验.与空气... 为实现水下金属构件在线服役状态的在线评估,搭建了一套基于激光超声和π相移光纤布拉格光栅(πPS-FBG)的水下板材缺陷检测系统.为了研究水下激光超声传播规律,以6061铝合金板材为测试样品,进行了不同水深下的激光超声探测实验.与空气中超声传播相比,实验发现水下πPS-FBG多接收到一个超声波信号,此信号是激光第一次与水面作用产生的纵波信号.随着激励源与πPS-FBG传感距离的增加,超声信号在时域上也延迟增加;πPS-FBG接收的激光激励的首个超声波信号的波速为2871.91 m/s,缺陷反射波的波速为2911.02 m/s,其与铝板中超声表面波的速度接近,两者的相对误差分别为1.3%和0.03%.改变激励源与缺陷的距离,发现缺陷的定位精度与缺陷距离无关,缺陷位置的定位相对误差随着距离的增大而逐渐减小.本研究为水下金属构件的在线服役状态检测提供了一种潜在应用技术(包括在南水北调工程中),对于提高水下结构的安全性和可靠性具有一定意义. 展开更多
关键词 激光超声 π相移光纤布拉格光栅 6061铝合金 无损检测 缺陷定位 南水北调工程
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考虑混凝土弹塑性的植入式GFRP封装FBG传感器应变传递分析
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作者 彭涛 李佳龙 任东兴 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期216-223,共8页
工程化FBG传感器的封装层引入的应变传递损耗使其具有应变传递误差,需进行应变传递分析。已有研究多聚焦于基体处于线弹性时的应变传递分析,而混凝土结构发生弹塑性变形后的应变传递规律尚未明晰。以植入式GFRP封装FBG传感器为对象,在... 工程化FBG传感器的封装层引入的应变传递损耗使其具有应变传递误差,需进行应变传递分析。已有研究多聚焦于基体处于线弹性时的应变传递分析,而混凝土结构发生弹塑性变形后的应变传递规律尚未明晰。以植入式GFRP封装FBG传感器为对象,在应变传递分析中引入混凝土的非线弹性本构关系,建立了基体与FBG的应变传递关系,通过有限元模拟验证了该理论推导的有效性。基于理论分析探讨了混凝土弹塑性演化、混凝土标号、传感器半径与标距等因素对应变传递效率的影响,并分析了传感器的尺寸设计。研究表明:平均应变传递率在混凝土弹性阶段变化较小,而到塑性阶段则显著降低,混凝土标号、半径与标距都会对应变传递效率产生较大影响。本研究可广泛用于植入式FBG传感器的应变传递误差修正及设计。 展开更多
关键词 光纤传感 植入式fbg传感器 应变传递 混凝土弹塑性 理论分析
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