同軸電纜布拉格電柵傳感器的原理與應用研究.pdf

1、應變或變形是結構監(jiān)測和控制的重要參數(shù)，結構局部應力或變形過大會導致結構損傷、失效，而當前應變傳感器量程較低，普遍不能滿足結構大變形（大于5％）測量，結構健康監(jiān)測缺乏結構全歷程狀態(tài)（特別是損傷后）的變形測量數(shù)據(jù)，所以發(fā)展能夠適應惡劣服役環(huán)境且具有較高分辨率的工程化大應變傳感器已成為結構健康監(jiān)測最具挑戰(zhàn)的課題之一。本文針對結構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，提出同軸電纜布拉格電柵的概念，對其原理進

2、行了分析，并研制開發(fā)同軸電纜布拉格電柵大應變傳感器，對其應變和溫度的感知特性進行了試驗研究。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，在此基礎上提出了發(fā)展了同軸電纜布拉格電柵的結構形式和原理，得到與中心

3、頻率信號相關的各個量與同軸電纜布拉格電柵結構的關系。
　　其次，對同軸電纜布拉格電柵傳感器應變和溫度的傳感機理進行理論推導，通過應變、溫度標定試驗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變的靈敏度。
　　然后，基于矢量網(wǎng)絡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變的監(jiān)測和解調(diào)方法。
　　最后，考慮到預應力結構預應力全歷程監(jiān)測的需求，將半剛度同軸電纜