基于单只FBG传感器的结构损伤位置识别方法研究

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在航空航天、电力、机械等工程领域各种对于结构健康进行监测的方法越来越得到人们的重视。近年来,FBG传感器因为其体积小、质量轻、对电磁干扰不敏感、容易进行复用、容易埋入各种结构内部构成智能结构等优点,被广泛应用于结构健康监测领域。本文提出了一种基于单FBG振动传感器的结构损伤位置识别算法。在基于振动响应的无损检测原理的基础上,通过搭建高速FBG传感解调系统采集待测结构的振动响应信号,从振动响应信号中提取出对于损伤敏感的特征向量,并通过神经网络实现损伤信息的识别。具体完成工作如下:1、提出了基于单只FBG振动传感器的结构损伤位置识别方法,该方法充分利用FBG传感器进行应变测量时灵敏度各向异性的特点,并通过小波包分析技术从振动响应信号中提取出包含损伤信息的特征向量,最后通过具有较强非线性映射能力的神经网络进行损伤位置的识别。2、设计和实现了一种基于可调谐F-P滤波器和非平衡M-Z干涉仪的FBG传感解调系统,该系统既能实现对静态或者准静态的温度和应变的高精度测量,又能够实现对高频振动响应信号的监测。通过实验验证,该解调系统在测量温度时,波长解调精度可达±1.5pm,针对动态振动响应信号的采样频率可达4KHz。3、搭建了损伤模拟实验平台,通过损伤位置识别的模拟实验,对本文中提出的基于单只FBG振动传感器的结构损伤位置识别方法进行了验证。实验结果表明,该方法能够准确识别板型结构中损伤出现的位置,识别准确率高达90.0%。
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