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基于石墨烯-硅胶复合封装的FBG触觉感知单元设计
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作者 孙世政 陈盛康 +1 位作者 何江 董绍江 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第5期40-49,共10页
机器手的精细化操作水平取决于其指尖触觉感知性能。为提升基于FBG的机器手指尖触觉感知性能,针对FBG柔性感知单元存在导热性能较差及接触力-接触温度交叉敏感的问题,设计了一种石墨烯-硅胶复合材料柔性封装的对角十字型FBG触觉感知单元... 机器手的精细化操作水平取决于其指尖触觉感知性能。为提升基于FBG的机器手指尖触觉感知性能,针对FBG柔性感知单元存在导热性能较差及接触力-接触温度交叉敏感的问题,设计了一种石墨烯-硅胶复合材料柔性封装的对角十字型FBG触觉感知单元,提出了一种基于鱼鹰优化算法优化卷积神经网络(OOA-CNN)的解耦方法。首先,利用仿真分析对比石墨烯-硅胶复合材料封装和纯硅胶封装中的FBG的温度响应和应变响应。然后,通过对比实验分析石墨烯质量分数为1%、1.5%、2%、2.5%、3%时对复合材料导热性能的影响,并结合三指机器手对FBG触觉感知单元进行指尖感知实验,检测其接触力灵敏度和接触温度灵敏度。最后,对接触力和接触温度复合感知信号进行耦合分析,通过解耦实验对比CNN模型和OOA-CNN模型,验证OOA-CNN的解耦效果。仿真和实验结果表明,通过在硅胶基体中添加质量分数为1.5%的石墨烯作为导热填料,能够在有效保证FBG的触觉感知性能的基础上,增强硅胶基体的导热性能;FBG触觉感知单元的接触力灵敏度为31.281 pm/N,接触温度灵敏度为10.787 pm/℃;OOA-CNN解耦模型相较于最小二乘法和CNN解耦模型,具有较好的解耦效果,接触温度平均绝对误差减小了40.73%,接触力平均绝对误差减小了41.33%。 展开更多
关键词 fbg 机器手指尖 触觉 OOA-CNN解耦模型
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基于分布式FBG传感测量的旋翼动载荷工程建模与试飞验证
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作者 张宏林 程卫真 夏品奇 《应用力学学报》 北大核心 2025年第3期542-551,共10页
为了应用分布式光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感网络飞行实测直升机旋翼动载荷,综合分析旋翼桨叶的载荷与应变,以及FBG传感器的使用要求,设计了桨叶表面的FBG传感网络布设方案。在此基础上,提出基于FBG应变测量的工程建模... 为了应用分布式光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感网络飞行实测直升机旋翼动载荷,综合分析旋翼桨叶的载荷与应变,以及FBG传感器的使用要求,设计了桨叶表面的FBG传感网络布设方案。在此基础上,提出基于FBG应变测量的工程建模方法和校准试验方法。以单项加载试验建立模型,复合加载试验验证模型,验证分析给出最大的载荷相对误差为3.83%,优于5%的飞行实测工程要求。使用FBG传感器和应变计等2种不同传感器,完成直升机旋翼动载荷对比试飞,测量结果在时域和频域都可以相互验证。试飞结果表明:FBG传感网络测量结果正确有效,基于分布式FBG传感测量的旋翼动载荷工程建模方法合理可行。 展开更多
关键词 分布式fbg传感测量 桨叶 动载荷 工程建模 飞行试验
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基于FBG传感器的预应力单向碳纤维复合材料性能研究
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作者 李学磊 吴鹏 +1 位作者 王茜 田浩彬 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第8期231-237,共7页
针对复合材料固化成型后存在残余应力,而导致复合材料出现变形、纤维断裂和界面脱粘等缺陷,严重影响复合材料的性能及其可靠性的问题,以降低固化过程中的残余应力来提高碳纤维复合材料性能为目标,根据复合材料成型特点对碳纤维预应力装... 针对复合材料固化成型后存在残余应力,而导致复合材料出现变形、纤维断裂和界面脱粘等缺陷,严重影响复合材料的性能及其可靠性的问题,以降低固化过程中的残余应力来提高碳纤维复合材料性能为目标,根据复合材料成型特点对碳纤维预应力装置进行设计和制造,并制备了多组具有不同预应力的复合材料。为了准确监测并跟踪复合材料固化过程中的应变,在复合材料试件中嵌入FBG传感器。通过对具有不同预应力的复合材料进行拉伸性能测试及断面SEM分析,获得预应力对复合材料的影响规律,并从材料微观结构的演变过程进行分析,揭示其内在机制,为复合材料成型的发展提供新质生产力。 展开更多
关键词 复合材料固化成型 残余应力 预应力装置 fbg传感器
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基于长标距FBG的智能CFRP筋等幅疲劳试验研究
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作者 邓朗妮 王修养 +3 位作者 李华 邹易清 石伟 钟卿瑜 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第4期1700-1709,共10页
桥梁拉索作为缆索承重桥梁结构中最重要的组成部分,服役过程中经常受到车辆荷载和外部环境等疲劳荷载的影响,对其进行索力监测至关重要。然而,传统CFRP拉索索力监测存在难以满足服役期内全时且高量程监测的问题。因此,基于长标距FBG传... 桥梁拉索作为缆索承重桥梁结构中最重要的组成部分,服役过程中经常受到车辆荷载和外部环境等疲劳荷载的影响,对其进行索力监测至关重要。然而,传统CFRP拉索索力监测存在难以满足服役期内全时且高量程监测的问题。因此,基于长标距FBG传感技术,将FBG传感器螺旋封装于CFRP筋中,研制出一种监测传感元件(智能CFRP筋)。通过等幅疲劳试验,探究FBG中心波长变化和疲劳次数的关系、不同循环次数下FBG中心波长变化与荷载的关系以及无负载中心波长值与疲劳循环次数的关系,提出了疲劳退化后智能CFRP筋拉力计算的近似修正公式。结果表明:在疲劳荷载下,FBG中心波长在荷载初始阶段出现较为明显的变化,进入稳定阶段后,其随循环次数的增加趋于平稳,相同应力幅下,较大的螺旋倾角可以降低长标距FBG的应变灵敏度;不同疲劳循环次数后进行静力拉伸,FBG中心波长变化与荷载曲线呈现良好的线性关系,荷载传感系数与疲劳试验前相比,其最大变化率为2.05%,说明智能CFRP筋在疲劳荷载下传感性能良好;在疲劳试验过程中,智能CFRP筋的无负载波长值随循环次数的变化呈现出由快到慢,最后趋于平稳的变化过程,在疲劳试验稳定阶段,其无负载波长值变化量与初始拉伸阶段相比变化率在2.47%以内,说明智能CFRP筋在循环卸载后依然有良好的传感性能;将试验数据代入提出的疲劳退化后智能CFRP筋拉力计算的近似修正公式进行验证,得到螺旋角度为15°的误差值在3.6%~6.0%、螺旋角度为30°的误差值在3.3%~7.5%。试验结果可为CFRP拉索智能监测的后续研究及应用提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 fbg CFRP 疲劳试验 应变传感 应变灵敏度
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基于DFB激光器和FBG的振动频率传感
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作者 李丽 姜捷 +4 位作者 梁丽丽 杨康 张康 谢飞 李国玉 《激光杂志》 北大核心 2025年第7期31-35,共5页
基于分布式反馈(DFB)激光器和布拉格光纤光栅(FBG)设计了一种振动频率传感系统,FBG作为动态滤波器,感受振动时中心波长发生周期性的漂移从而引起输出光功率的剧烈变化,通过后级光电转换以及电信号处理实现振动频率的传感。仿真分析了FB... 基于分布式反馈(DFB)激光器和布拉格光纤光栅(FBG)设计了一种振动频率传感系统,FBG作为动态滤波器,感受振动时中心波长发生周期性的漂移从而引起输出光功率的剧烈变化,通过后级光电转换以及电信号处理实现振动频率的传感。仿真分析了FBG的温度和应变特性,以及DFB激光器与FBG中心波长差对传感结果的影响,从理论上说明了方案的可行性。通过搭建振动频率传感平台并进行实验验证,结果表明基于DFB激光器和FBG的振动传感系统可以实现振动频率的传感。该方案结构简单,成本低,在强磁场、易燃易爆等恶劣环境如潜油电泵的振动频率监测方面具有实际的应用价值。 展开更多
关键词 fbg DFB激光器 振动信号 频率
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基于长标距FBG传感系统的管道监测及数据恢复研究
6
作者 孙振 汪昕 +4 位作者 韩天然 黄璜 汪龙翔 黄玺 吴智深 《应用基础与工程科学学报》 北大核心 2025年第3期779-791,共13页
利用长标距光纤光栅(LG-FBG)传感系统对管道进行监测,可准确评估其结构健康状况.然而,环境的复杂性可能导致监测数据丢失,从而使管道评估信息不够充分,降低了对潜在问题的早期预警能力.基于此,在管道工程中搭建了LG-FBG传感系统,并分析... 利用长标距光纤光栅(LG-FBG)传感系统对管道进行监测,可准确评估其结构健康状况.然而,环境的复杂性可能导致监测数据丢失,从而使管道评估信息不够充分,降低了对潜在问题的早期预警能力.基于此,在管道工程中搭建了LG-FBG传感系统,并分析了监测数据丢失的可能性.随后,基于优化双向长短时记忆网络(Bi-LSTM)与生成对抗网络(GAN),捕捉可用数据与缺失数据之间的时空相关性,并分析了缺失时间占比及传感器缺失数量对模型恢复性能的影响.研究结果表明,当缺失时间占比低于18/24时,模型恢复效果略有下降,但整体性能仍较为稳定.然而,当缺失时间占比超过18/24时,模型恢复效果显著下降.为确保较高的恢复精度,建议将缺失时间占比控制在18/24以内.此外,在多个数据恢复任务中,结合饥饿游戏搜索优化的Bi-LSTM-GAN模型的性能评估指标表现最佳,可更为精准地捕捉可用数据与缺失数据的时空相关性.综上,通过结合LG-FBG传感系统与数据驱动方法,系统探讨了缺失数据恢复的有效性,为管道结构健康监测提供了更完整的定量评估信息. 展开更多
关键词 管道监测 数据恢复 长标距fbg传感 光纤传感技术 HGS-Bi-LSTM-GAN GA-Bi-LSTM-GAN
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基于VMD融合降噪的FBG光谱寻峰算法
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作者 潘红宇 吕峥 +2 位作者 欧建臻 徐春锋 祝连庆 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第4期260-269,共10页
针对基于CCD的光谱衍射法对光纤布拉格光栅解调过程中受到噪声干扰,导致FBG中心波长解调精度和稳定性降低的问题,提出了一种基于变分模态分解的VMD-WT-SG融合降噪算法。通过结合不同降噪算法的优势以及算法参数的调整,实现了对光谱信号... 针对基于CCD的光谱衍射法对光纤布拉格光栅解调过程中受到噪声干扰,导致FBG中心波长解调精度和稳定性降低的问题,提出了一种基于变分模态分解的VMD-WT-SG融合降噪算法。通过结合不同降噪算法的优势以及算法参数的调整,实现了对光谱信号中噪声成分的有效去除,在保留原始信号大部分特征的同时光谱波形更加平滑和连续,降噪效果明显。与传统的VMD降噪、SG降噪、Kalman滤波3种方法对比,经VMD-WT-SG融合降噪法处理后的光谱信噪比为20.14 dB,均方根误差为0.017,信噪比分别提升了23.94%、41.14%和94.97%,均方根误差分别降低了39.29%、45.16%和67.92%,在4种降噪方法中效果最好。为了提高解调速率,在常用寻峰算法的基础上,提出了一种针对降噪后多峰光谱的中垂线相交寻峰算法,通过计算峰值点与左、右次大值点连线的中垂线的交点坐标来求取中心波长。并通过实验与多项式拟合、质心、高斯拟合算法对比了寻峰精度。结果表明提出的算法平均寻峰偏差为3.3 pm,优于质心法与多项式拟合法,算法平均运行时间为0.261 ms,优于多项式拟合法和高斯拟合法。实时应用中在保证精度的同时解调速率可达4 kHz,同时该算法的稳定性较好,解调的波长平均标准差为1.8 pm,能够满足实际应用的需求,对FBG传感网络中的多峰值实时快速检测具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 fbg传感 VMD分解 光谱降噪 寻峰算法
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基于嵌入式FBG的复合材料损伤监测研究
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作者 万波莉 黄恒 +1 位作者 庞晰文 闫光 《传感器世界》 2025年第10期39-48,共10页
碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在长期服役过程中受载荷与环境耦合作用易产生微观损伤,影响结构性能和安全性。文章基于有限元模拟与嵌入式光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器技术,研究了CFRP层合板... 碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在长期服役过程中受载荷与环境耦合作用易产生微观损伤,影响结构性能和安全性。文章基于有限元模拟与嵌入式光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器技术,研究了CFRP层合板在拉伸载荷下的损伤演化与失效过程。通过3D-Hashin失效准则进行有限元模拟,预测失效载荷与损伤模式。此外,将FBG传感器嵌入CFRP内部,实时监测从损伤萌生到完全失效的全过程,波长随载荷变化准确反映了损伤演化特征。结果表明,有限元预测失效载荷与实验结果误差仅为4%,FBG传感器表现出高灵敏度和可靠性。该研究为CFRP结构健康监测提供了理论依据与技术支撑,提升了其在应用中的安全性与可靠性。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 fbg传感器 有限元分析 结构健康监测
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面向海上风电设备安全检测的FBG传感器设计
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作者 江政儒 刘跃伟 陈久野 《激光与红外》 北大核心 2025年第5期814-820,共7页
为了对风机叶片结构进行长期、稳定、实时的应变场监测,设计了一种基于碳纤维(CFRP)封装的光纤光栅(FBG)传感器,搭建了基于多FBG的传感系统。,FBG的封装采用CFRP密封铝箔的结构形式。仿真分析了叶片在不同角度下的应力场分布,为FBG的布... 为了对风机叶片结构进行长期、稳定、实时的应变场监测,设计了一种基于碳纤维(CFRP)封装的光纤光栅(FBG)传感器,搭建了基于多FBG的传感系统。,FBG的封装采用CFRP密封铝箔的结构形式。仿真分析了叶片在不同角度下的应力场分布,为FBG的布设提供了依据。在静态应变标定实验中,在FBG测试位置1 cm位置处的应变灵敏度为5.3 pm/kg,应力场分布呈以应力点为中心的辐射状。在叶片工作实时测试中,FBG1和FBG2的应变变化范围最大,最大和最小应变值分别为482με,-472με和462με,-476με。叶片垂向应变的作用远弱于轴向。测试数据存在阈值范围,验证了本系统可通过阈值设定评估叶片工作状态。该结构设计具有灵敏度高、抗拉性好等优势,具有一定的应用前景。 展开更多
关键词 fbg传感器 风电设备 应变场 安全检测
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FBG传感器在微波反射面成型固化过程中的应变监测应用
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作者 刘明昌 赵文忠 +3 位作者 许培伦 李建伟 孙坤 马镛基 《电子工艺技术》 2025年第5期52-55,共4页
针对复合材料曲面微波反射面成型固化过程的复杂性及成型后的高型面精度要求,为控制成型后的型面精度,需掌握成型过程中反射面的应力应变状况,以改进优化工艺参数。利用4组54只FBG光纤光栅应变传感器对反射器整个成型固化过程进行应变监... 针对复合材料曲面微波反射面成型固化过程的复杂性及成型后的高型面精度要求,为控制成型后的型面精度,需掌握成型过程中反射面的应力应变状况,以改进优化工艺参数。利用4组54只FBG光纤光栅应变传感器对反射器整个成型固化过程进行应变监测,实时获取试件在固化过程中反射面内部应变变化情况,掌握试件成型过程内部产生应变及最终的残余应变分布情况。以降低残余应变和固化时间为优化目标,分析优化复合材料固化过程工艺参数,实现反射面的精度控制。 展开更多
关键词 微波 曲面 fbg传感器 天线反射面 成型固化 应变监测
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光纤布拉格光栅技术(FBG)在超高大跨度混凝土工程裂缝监测中的应用研究
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作者 温雪飞 唐汉亮 邓青青 《重庆建筑》 2025年第9期29-32,共4页
在工程质量监管日益受到重视的背景下,光纤布拉格光栅技术(FBG)以其高精度、强抗干扰能力和施工简便的特点受到业界的关注。通过介绍FBG技术的原理和具体工程应用案例,详细描述了光纤的封装保护、监测点布置及预埋安装等工艺。该技术可... 在工程质量监管日益受到重视的背景下,光纤布拉格光栅技术(FBG)以其高精度、强抗干扰能力和施工简便的特点受到业界的关注。通过介绍FBG技术的原理和具体工程应用案例,详细描述了光纤的封装保护、监测点布置及预埋安装等工艺。该技术可实时监测结构温度和应力,预测裂缝发生趋势,有助于采取针对性措施以减少超高超跨混凝土构件裂缝的产生。FBG技术的应用为建筑工程裂缝监测与控制提供了新的思路。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 fbg 裂缝控制 混凝土监测
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基于玻璃纤维复合材料封装的FBG应变传感器特性研究
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作者 唐美玲 吴越 成立 《电工技术》 2025年第13期176-180,共5页
针对风力发电机叶片的监测需求,提出了一种采用玻璃纤维增强复合材料封装的FBG传感器,研究不同的封装参数对其传感性能的影响。首先,创建实验件的三维模型进行有限元仿真,研究实验件的长度和宽度对传感器性能的影响;然后,制备不同规格的... 针对风力发电机叶片的监测需求,提出了一种采用玻璃纤维增强复合材料封装的FBG传感器,研究不同的封装参数对其传感性能的影响。首先,创建实验件的三维模型进行有限元仿真,研究实验件的长度和宽度对传感器性能的影响;然后,制备不同规格的GFRP-FBG传感器,研究其应变、温度响应特性。实验结果表明,应变灵敏度系数随着传感器长度的增加而增大,随着铺层层数的增加而减小,实验结果与仿真结果一致。 展开更多
关键词 玻璃纤维增强复合材料 fbg 温度 应变
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基于FBG传感技术的锅炉水冷壁状态评估
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作者 高宝生 王颖 +2 位作者 孟继洲 潘铎 马宗田 《自动化应用》 2025年第12期200-203,共4页
锅炉水冷壁是锅炉的主要受热面之一,水冷壁长期工作在高温、高压、腐蚀的恶劣环境中,以及由机组频繁启停、深度调峰和长期低负荷运行造成的锅炉水冷壁工质参数频繁变化和水冷壁受热不均匀等问题,使得水冷壁容易发生失效破坏,对锅炉的安... 锅炉水冷壁是锅炉的主要受热面之一,水冷壁长期工作在高温、高压、腐蚀的恶劣环境中,以及由机组频繁启停、深度调峰和长期低负荷运行造成的锅炉水冷壁工质参数频繁变化和水冷壁受热不均匀等问题,使得水冷壁容易发生失效破坏,对锅炉的安全稳定运行不利,因而对水冷壁的状态进行评估尤为重要。针对这一问题,应用光纤光栅(FBG)传感器技术检测电厂锅炉水冷壁在高温腐蚀、高压环境下的形变情况,并使用该传感器来检测不同压力水平下锅炉管的厚度与处于高温腐蚀环境下的裂纹情况。实验结果表明,FBG传感器可以通过测量压力梯度来区分管材的不同厚度,并且对裂纹扩展数据检测具有良好的线性关系。因此,FBG传感技术可以作为一种无损检测方法来评估水冷壁状态,并且在检测速度、精度以及成本效益等方面具有优势,为电厂锅炉的水冷壁状态的检测与评估提供了借鉴思路。 展开更多
关键词 锅炉水冷壁 疲劳失效 损伤监测 fbg传感器
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基于FBG传感技术的运营期公路高填方路基灾变智能识别与预警研究综述
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作者 于博文 《交通与运输》 2025年第S2期46-49,共4页
公路高填方路基因填筑高度大、地质环境复杂,运营期易发生不均匀沉降等灾变,传统监测技术难以满足需求。光纤布拉格光栅(FBG)传感技术因分布式测量、抗干扰能力强等优势成前沿方向。本文系统综述其在运营期高填方路基灾变智能识别与预... 公路高填方路基因填筑高度大、地质环境复杂,运营期易发生不均匀沉降等灾变,传统监测技术难以满足需求。光纤布拉格光栅(FBG)传感技术因分布式测量、抗干扰能力强等优势成前沿方向。本文系统综述其在运营期高填方路基灾变智能识别与预警的研究进展,重点剖析技术原理、传感器设计、灾变识别方法及工程应用成效。FBG通过波长漂移实现高精度测量,适用于长期监测,其传感器有埋入式、表面粘贴式等封装形式与分层分布式等布设策略,模型试验验证了其对应变的动态捕捉能力。在灾变识别中,高速解调系统、噪声抑制算法及机器学习等被应用,工程案例表明其可捕捉灾变前兆。现存挑战包括传感器长期可靠性等,未来应聚焦智能传感网络研发等,以推动技术升级。综上,FBG为灾变监测提供创新方案,与新兴技术融合将提升安全保障水平。 展开更多
关键词 高填方路基 光纤布拉格光栅(fbg) 灾变监测 不均匀沉降 边坡失稳 传感器设计 机器学习
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基于改进多目标麻雀搜索算法的FBG传感监测布置方法
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作者 杨雨姝 《计算机科学与应用》 2025年第10期189-203,共15页
针对在隧道健康监测下利用少量离散点实现可靠、精准监测的问题,本文提出了一种改进的多目标麻雀优化算法(Improved Multi-Objective Sparrow Search Algorithm with Multi-Point Random Crossover and Specific Variation, IMSSA-MRs)... 针对在隧道健康监测下利用少量离散点实现可靠、精准监测的问题,本文提出了一种改进的多目标麻雀优化算法(Improved Multi-Objective Sparrow Search Algorithm with Multi-Point Random Crossover and Specific Variation, IMSSA-MRs),通过融合特定多点方法与特殊变异更新策略对光纤光栅传感网络布置优化。针对传统麻雀优化算法中的收敛差、局部最优等问题,IMSSA-MRs利用佳点集初始化改善增加种群的多样性,同时提升收敛速度,引入多点交叉、小波变异等更新策略,提高算法全局寻优能力。仿真实验与其他算法的对比结果表明,IMSSA-MRs算法具有更好的收敛性和求解精度,实现光纤光栅传感网络布置中监测精度与数量之间的平衡。 展开更多
关键词 多目标算法 布局优化 麻雀搜索算法 fbg传感监测
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面向水下深度检测的增敏型FBG传感器设计
16
作者 梁芳 廖建军 +3 位作者 荀燕琴 付建梅 张琼 丁伟杰 《激光与红外》 北大核心 2025年第7期1148-1154,共7页
在水下深度检测中,为了提高水下深度检测的灵敏度和稳定性,设计了一种增敏型封装结构。该封装采用了增敏桥与空腔结构结合的新式设计,用于提高FBG传感器的灵敏度。该结构将FBG1固定于柔软的硅胶顶盖与增敏桥连接处,并紧贴密封胶装。将F... 在水下深度检测中,为了提高水下深度检测的灵敏度和稳定性,设计了一种增敏型封装结构。该封装采用了增敏桥与空腔结构结合的新式设计,用于提高FBG传感器的灵敏度。该结构将FBG1固定于柔软的硅胶顶盖与增敏桥连接处,并紧贴密封胶装。将FBG2固定于坚硬的密封外壳底部,从而构成一个空腔型增敏结构。FBG1对水深造成的水压十分敏感,推导了FBG1波长变化与水深的函数关系。FBG2完成对FBG1温度偏移的补偿。仿真分析了水深与结构参数的对应关系,对比了增敏桥在不同外力条件下的变形程度。实验在1.8 m深泳池中对该传感器及传统多层结构型FBG传感器进行对比测试。结果显示,传统结构的波长总变化量为1.524 nm,深度灵敏度为8.4 pm/cm。而增敏优化后波长总变化量可达3.312 nm,深度灵敏度提高至18.4 pm/cm,且平均误差减少了28.9%。验证了增敏型优化设计的可行性。 展开更多
关键词 光纤光栅 水下深度检测 增敏设计 应力场分布
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基于FBG的薄板空间形状重构误差分析
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作者 茶映鹏 蔡建军 彭星玲 《光通信研究》 北大核心 2025年第5期92-97,共6页
【目的】为实现板状结构空间形状快速和准确地检测和重构,将4点光纤布拉格光栅(FBG)串封装到高锰钢薄板表面制成形状传感单元,利用FBG质轻、径细、灵敏度高、抗电磁干扰和可波分复用等优点,文章结合重构算法实现了薄板结构的形状传感和... 【目的】为实现板状结构空间形状快速和准确地检测和重构,将4点光纤布拉格光栅(FBG)串封装到高锰钢薄板表面制成形状传感单元,利用FBG质轻、径细、灵敏度高、抗电磁干扰和可波分复用等优点,文章结合重构算法实现了薄板结构的形状传感和可视化重构。【方法】文章分析了温度修正后的薄板曲率传感与空间形状重构原理,进行了基于FBG薄板结构的温度和曲率标定实验。根据拟合温度灵敏度、曲率灵敏度以及曲率与波长变化量的表达式得到6种情况下的曲率组合,再利用线性插值、二次函数插值或三次样条曲率插值算法对曲率进行插值,得到更多的离散曲率点。通过对曲率进行坐标变换得到薄板的坐标信息后,利用B样条曲面重构薄板的空间形状。【结果】实验测得薄板的曲率灵敏度分别为-0.154、-0.248、-0.257和-0.235 nm/mm,经温度修正显著降低了曲面重构误差,线性插值、二次函数插值和三次样条插值的平均相对误差R_(mean)分别为2.47%、2.60%和2.21%,其中三次样条插值在单曲率(1.86%)和变曲率(2.04%)曲面重构中误差最小,表现最优。【结论】该方法通过温度修正可有效削弱环境干扰,结合三次样条插值算法能有效提升曲面重构精度,实现薄板结构位移、曲率和形状的同步预测。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 薄板 曲率传感 温度修正 形状重构误差
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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 被引量:4
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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FBG的机器手指尖触觉感知研究 被引量:2
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作者 孙世政 何江 +2 位作者 秦鸿宇 徐向阳 陈仁祥 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期72-81,共10页
为了提高机器手指尖触觉感知灵敏度和精度,基于机器手指尖触觉感知机理分析,设计了特征分离式双层“十字”型FBG触觉感知单元,并进行了有限元仿真分析,针对感知单元开展了标定实验和抓握感知实验。基于接触温度和抓握力复合感知进行了... 为了提高机器手指尖触觉感知灵敏度和精度,基于机器手指尖触觉感知机理分析,设计了特征分离式双层“十字”型FBG触觉感知单元,并进行了有限元仿真分析,针对感知单元开展了标定实验和抓握感知实验。基于接触温度和抓握力复合感知进行了耦合分析,提出了基于鲸鱼优化算法优化BP神经网络(WOA-BPNN)的解耦方法。实验结果表明:FBG感知单元的接触温度灵敏度为11.255 pm/℃,抓握力灵敏度为17.342 nm/MPa;WOA-BP解耦模型的接触温度平均绝对误差减小了72.53%,抓握力平均绝对误差减小了68.55%。 展开更多
关键词 fbg 机器手指尖 触觉 WOA-BP解耦模型
原文传递
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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