本书从传感器与结构材料耦合的基本原理出发，对光纤传感器的设计制作、光纤植入结构材料界面分析与植入工艺等过程中可能遇到的问题进行了分析探讨。主要介绍了基于光纤传感的智能复合材料结构设计理论、光纤光栅基本理论与温度应变缠绕问题、具有精确定位功能的全分布式光纤传感方法以及基于光纤传感的智能材料结构成型工艺等内容。
样章试读
目录
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前言
第1章 绪论1
1.1智能材料结构概述l
1.2光纤传感的特点及应用发展现状9
1.2.1光纤传感器的定义、特点及分类9
1.2.2光纤传感器的应用发展现状3
1.3光纤光栅传感器的特点、应用及发展现状4
1.3.1光纤光栅传感器的特点4
1.3.2光纤光栅的应用现状4
1.3.3光纤光栅传感技术巾存在的主要问题5
1.4全分布式光纤传感器特点、应用及发展现状6
1.4.1全分布式光纤传感技术的特点6
1.4.2全分布式光纤传感技术的应用8
1.4.3全分布式光纤传感技术存在的主要问题11
1.5基于光纤传感的智能复合材料结构特点及发展12
1.5.1基于光纤传感的智能复合材料结构特点12
1.5.2智能复合材料结构的发展应用13
参考文献13
第2章 基于光纤传感的智能复合材料结构设计理论16
2.1光纤植入复合结构材料的基本原理16
2.2光纤与复合材料界面性能研究17
2.2.1剪滞分析模型17
2.2.2黏结区应力分量的求解19
2.2.3裸纤界面数值分析21
2.3智能索的结构及功能设计25
2.3.1钢索（筋）结构25
2.3.2斜拉索的功能设计26
2.3.3预应力筋的功能设计28
2.4智能钢索中传感系统的要求与设计28
2.4.1复合材料与光栅传感器复合模型及分析29
2.4.2传感器结构界面数值分析30
2.4.3传感器尺寸的设计38
2.5本章小结43
参考文献43
第3章 光纤光栅基本理论与温度应变缠绕问题45
3.1光纤光栅的传感原理及其理论分析45
3.1.1光栅的耦合模理论45
3.1.2光栅应变传感原理及应变灵敏度的理论分析49
3.1.3光栅温度传感原理及温度灵敏度的理论分析50
3.1.4光栅温度应变交叉灵敏度的理论分析51
3.2光纤光栅温度自补偿功能的实现与传感器结构设计52
3.2.1基于材料热应力的光栅温度补偿机制52
3.2.2传感器温度白补偿的原理及结构尺寸设计53
3.2.3传感器的应变传感分析60
3.3温度补偿结构设计参数的研究63
3.3.1光栅温度灵敏度系数的测试与分析63
3.3.2封装材料热膨胀系数的测试与分析65
3.3.3封装前后的光纤光栅应变灵敏度的研究67
3.3.4传感器的温度补偿及应变传感公式的修正69
3.4整体式温度补偿结构的应变传感器制作与补偿效果70
3.4.1传感器的结构设计70
3.4.2传感器的封装制作74
3.4.3传感器的温度补偿及应变校核试验75
3.4.4结果、分析与讨论76
3.5微型光纤光栅应变传感器的结构设计85
3.5.1微型光栅应变传感器封装材料热膨胀系数的测定87
3.5.2微型光光栅应变传感器的封装工艺的研究89
3.5.3微型光纤光栅应变传感器的试验研究90
3.6本章小结93
参考文献93
第4章 全分布式光纤传感理论与精确定位方法95
4.1光纤中的自发散射谱95
4.2全分布式光纤传感技术的主要参数96
4.3光纤中的布里渊散射原理和传感机制97
4.3.1光纤中的布里渊散射97
4.3.2基于布里渊散射的传感机制103
4.4基于光纤光栅的全分布式精确定位方法105
4.4.1传统的全分布式光纤传感的定位方法105
4.4.2利用光纤光栅实现定位的关键技术106
4.4.3基于光纤光栅的全分布式精确定位的方法107
4.5光纤光栅与布里渊信号耦合特性109
4.5.1试验验证109
4.5.2结果分析110
4.6环境温度及空间分辨率对定位精度的影响112
4.6.1试验验证113
4.6.2结果分析114
4.7基于光纤光栅的布里渊分布式位移传感器118
4.7.1基于光纤光栅的布里渊位移传感原理118
4.7.2试验119
4.7.31#位移传感器的位移传感特性121
4.7.42#位移传感器的位移传感特性123
4.8本章小结127
参考文献127
第5章 基于光纤传感的智能材料结构成型工艺及特性分析130
5.1复合材料的成型工艺130
5.2增强复合材料智能拉索丝的制备131
5.2.1试验设计131
5.2.2混杂纤维增强复合材料与光栅的复合工艺研究133
5.3混杂纤维增强复合材料的力学性能136
5.3.1力学性能样品制备及分析136
5.3.2SEM扫描样品制备及分析138
5.3.3光栅传感器与复合材料的界面黏结分析142
5.4智能材料的阻尼性能144
5.4.1CNTs/Ep复合材料的阻尼机理144
5.4.2碳纳米管在环氧树脂复合材料中分散结果及分析149
5.4.3CNTs/Ep阻尼性能的试验研究153
5.4.4阻尼样品制备158
5.4.5阻尼试验结果及分析158
5.5智能拉索丝的传感特性162
55.1应变传感试验系统162
5.5.2应变传感测试结果及分析162
5.6本章小结166
参考文献167
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