同軸電纜布拉格電柵傳感器的原理與應(yīng)用研究.pdf

1、應(yīng)變或變形是結(jié)構(gòu)監(jiān)測和控制的重要參數(shù)，結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力或變形過大會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷、失效，而當(dāng)前應(yīng)變傳感器量程較低，普遍不能滿足結(jié)構(gòu)大變形（大于5％）測量，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測缺乏結(jié)構(gòu)全歷程狀態(tài)（特別是損傷后）的變形測量數(shù)據(jù)，所以發(fā)展能夠適應(yīng)惡劣服役環(huán)境且具有較高分辨率的工程化大應(yīng)變傳感器已成為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測最具挑戰(zhàn)的課題之一。本文針對結(jié)構(gòu)缺乏有效的大變形測試的客觀需求，受光纖光柵原理的啟發(fā)，采用同軸電纜作為基礎(chǔ)，提出同軸電纜布拉格電柵的概念，對其原理進(jìn)

2、行了分析，并研制開發(fā)同軸電纜布拉格電柵大應(yīng)變傳感器，對其應(yīng)變和溫度的感知特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。之后，提出兼顧整體和局部、量化局部損傷特性的同軸電纜布拉格電柵對不均勻應(yīng)變的監(jiān)測和解調(diào)方法。最后，將半剛同軸電纜布拉格電柵與鋼絞線復(fù)合，研制開發(fā)同軸電纜布拉格電柵智能鋼絞線。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，較系統(tǒng)介紹了同軸電纜布拉格電柵原理:模式耦合原理和和傳輸矩陣原理，在此基礎(chǔ)上提出了發(fā)展了同軸電纜布拉格電柵的結(jié)構(gòu)形式和原理，得到與中心

3、頻率信號相關(guān)的各個量與同軸電纜布拉格電柵結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
　　其次，對同軸電纜布拉格電柵傳感器應(yīng)變和溫度的傳感機(jī)理進(jìn)行理論推導(dǎo)，通過應(yīng)變、溫度標(biāo)定試驗(yàn)研究了同軸電纜布拉格電柵傳感器的感知性能，得出同軸電纜布拉格電柵傳感器對溫度和應(yīng)變的靈敏度。
　　然后，基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的時域門功能，提出兼顧整體和局部、量化局部損傷特性的電柵對不均勻應(yīng)變的監(jiān)測和解調(diào)方法。
　　最后，考慮到預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力全歷程監(jiān)測的需求，將半剛度同軸電纜