長周期光纖光柵及其級聯結構的感測特性及應用

第1章 緒 論 1
1.1 引言 1
1.2 LPG的理論研究現狀 2
1.3 LPG的製備技術 3
1.4 LPG的應用概況 6
1.4.1 LPG在通信領域的應用 7
1.4.2 LPG在傳感領域的應用 8
1.5 LPG的發展趨勢 9
1.6 本書的研究內容及結構 10
參考文獻 12

第 2章 LPG及LPGP的理論分析 17
2.1 光纖光柵的結構 17
2.2 耦合模理論 19
2.3 LPG模式耦合 20
2.3.1 纖芯基模有效折射率及其場分佈 20
2.3.2 包層模有效折射率及其場分佈 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 本章小結 30
參考文獻 30

第3章 LPG及LPGP譜特性的模擬和研究 32
3.1 表徵LPG的譜特性的參數 32
3.2 LPG對結構參數的敏感特性分析 35
3.2.1 光柵參數對頻譜的影響 35
3.2.2 光纖結構參數對頻譜的影響 40
3.3 LPGP對結構參數的敏感特性 45
3.4 本章小結 49
參考文獻 49

第4章 LPG的傳感機理 50
4.1 LPG的溫度傳感 50
4.1.1 諧振波長的溫度特性理論分析 50
4.1.2 損耗峰幅值的溫度特性 52
4.1.3 溫度特性實驗研究 53
4.2 LPG的軸向應變傳感 54
4.2.1 軸向應變理論分析 54
4.2.2 軸向應變實驗研究 55
4.3 LPG的彎曲傳感 57
4.3.1 彎曲特性理論分析 57
4.3.2 彎曲特性實驗研究 59
4.4 LPG的折射率傳感 60
4.4.1 折射率特性理論分析 60
4.4.2 折射率特性實驗研究 62
4.5 LPG的橫向負載傳感 64
4.5.1 橫向負載特性理論分析 64
4.5.2 橫向負載特性實驗研究 65
4.6 LPG的溫度補償技術 66
4.6.1 溫度補償方法 66
4.6.2 溫度補償實驗 67
4.6.3 其他溫度補償方法 69
4.7 本章小結 70
參考文獻 71

第5章 LPG振動信號監測 72
5.1 薄板振動的微分方程 73
5.2 LPG振動信號監測感測器 76
5.2.1 動態信號監測原理 76
5.2.2 LPG動態信號監測系統 77
5.2.3 LPG動態信號的解調方案 80
5.2.4 系統最優工作點的確定 84
5.3 薄板結構振動信號的採集 85
5.4 分散式振動信號採集系統 89
5.5 具有自動跟隨功能的振動信號監測系統 91
5.6 本章小結 93
參考文獻 94

第6章 基於小波包能量譜分析的LPG結構損傷識別 95
6.1 板結構ANSYS分析 95
6.2 小波包理論分析 98
6.2.1 小波分析 99
6.2.2 小波包分析 100
6.3 信號的能量特徵指標提取 102
6.3.1 小波基的選取 102
6.3.2 小波分解階數和小波包分解尺度的選取 103
6.3.3 特徵指標的提取 103
6.4 板結構的小波包能量譜分析 104
6.4.1 同一位置不同程度的損傷 104
6.4.2 不同位置相同程度的損傷 107
6.5 本章小結 109
參考文獻 110

第7章 LPG土木工程結構耐久性健康監測 111
7.1 混凝土結構中的鋼筋銹蝕 111
7.1.1 鋼筋銹蝕機理 112
7.1.2 鋼筋銹蝕過程 114
7.2 混凝土結構中鋼筋銹蝕監測方法 115
7.3 實驗方法確定 116
7.3.1 鋼筋銹蝕方法的確定 116
7.3.2 混凝土中鋼筋銹蝕率的測量 117
7.4 基於LPG折射率特性的鋼筋銹蝕監測 117
7.4.1 感測器設計 117
7.4.2 實驗室環境實驗 119
7.4.3 雙光柵測量 121
7.4.4 實驗討論 122
7.5 基於LPG微彎特性的鋼筋銹蝕監測 123
7.5.1 感測器設計及封裝 123
7.5.2 實驗室環境實驗 125
7.5.3 混凝土埋入實驗 126
7.5.4 實驗討論 129
7.6 本章小結 130
參考文獻 131

第8章 LPGP傳感特性的研究 133
8.1 LPGP溫度傳感特性 133
8.1.1 LPGP溫度特性的理論分析 133
8.1.2 LPGP溫度特性的實驗及分析 136
8.2 軸向應變傳感特性 139
8.2.1 LPGP軸向應變特性的理論分析 139
8.2.2 軸向應變特性實驗 141
8.3 彎曲傳感特性 144
8.3.1 LPGP彎曲傳感特性的理論分析 144
8.3.2 彎曲傳感特性實驗 145
8.4 折射率傳感特性 148
8.4.1 LPGP折射傳感特性的理論分析 148
8.4.2 LPGP折射傳感特性的模擬研究 149
8.4.3 折射率傳感特性實驗 152
8.5 本章小結 156
參考文獻 156

第9章 基於支援向量回歸機的單LPGP應變和溫度同時測量技術的研究 158
9.1 支持向量回歸機理論基礎 158
9.2 溫度與應變的同時測量 163
9.2.1 交叉敏感問題的解決方案 163
9.2.2 不同諧振峰應變與溫度的測量 164
9.3 矩陣分析方法 166
9.4 基於SVR的溫度與應變預測模型的建立 168
9.4.1 支持向量回歸機的表述 168
9.4.2 -SVR相關模型參數選取 172
9.4.3 基於SVR的溫度和應變的預測 174
9.4.4 SVR和標準矩陣法對應變和溫度預測的比較 174
9.5 本章小結 175
參考文獻 176

第10章 LPGP對超聲波檢測研究的初探 178
10.1 超聲波簡介 178
10.2 光纖光柵檢測超聲波的研究 179
10.3 超聲波作用于LPGP的原理 180
10.4 超聲波基本特性的LPGP實驗研究 183
10.4.1 超聲波靜態特性實驗系統組成 183
10.4.2 實驗結果分析 183
10.5 本章小結 186
參考文獻 187

第11章 LPGP的封裝及在樂果溶液降解過程中的應用 188
11.1 光纖光柵的封裝類型 188
11.1.1 保護性封裝 188
11.1.2 敏化性封裝 190
11.2 LPGP的封裝 191
11.2.1 LPGP溫度補償的封裝原理 191
11.2.2 LPGP溫度補償的封裝設計 193
11.2.3 封裝的LPGP溫度特性實驗 195
11.3 基於LPGP的樂果溶液污水降解的線上監測 195
11.3.1 樂果溶液污水降解技術 195
11.3.2 超聲強化電絮凝技術降解樂果溶液污水原理 197
11.3.3 超聲強化電絮凝技術降解樂果溶液實驗 199
11.4 本章小結 203
參考文獻 203