基于Livelink数据交互的光纤布拉格光栅-力学结构多物理场感知仿真方法

发布时间：2021-06-24 06:01

　　提出一种基于Livelink数据交互的光纤布拉格光栅-力学结构感知仿真方法。通过Livelink模块将光纤布拉格光栅（FBG）传感仿真模型与COMSOL有限元多物理场耦合模型结合,建立了COMSOL与MATLAB的交互式模型,实现了应力和温度等多物理场下FBG对力学结构感知信号的仿真分析。采用基于自适应滑动窗口的效率优化模块,提高了FBG反射光谱的仿真速度。同时,基于典型工字梁结构与光纤布拉格光栅传感器,实现了光纤布拉格光栅-力学结构多物理场感知仿真分析模型的验证。实验结果表明:工字梁静载实验中,仿真与实测的FBG中心波长偏移量误差小于4.6%,其均方根误差小于0.0048;冲击载荷实验中,仿真结果与实测数据具有较好的吻合度,进一步验证了本文提出仿真方法的正确性,可为FBG传感网络的排布提供仿真依据。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

方法框架组成

数据交互方法框图

为了提高FBG反射光谱的仿真求解效率,提出了一种基于自适应滑动窗口的光谱求解分析方法,其流程框图如图3所示。所提出的方法根可据应变参数的变化实时计算光谱窗口宽度区间,即有效的波长求解域,使其随着中心波长的偏移自适应滑动,以达到快速求解FBG反射光谱的目的。为了保证光谱特征的完整性及显示效果,选择每个反射光谱主峰左、右的第3个次峰分别作为其窗口宽度的下限和上限,从而得到每个光谱的最适波长求解范围。根据应变/温度-波长理论转化公式及(5)～(8)式可得

【参考文献】：
期刊论文
[1]对称熔融拉锥型光纤光栅温度和应力传感特性[J]. 涂兴华,赵宜超.  物理学报. 2019(24)
[2]掺铒光纤动态光栅与光纤Bragg光栅Fabry-Perot腔特性研究[J]. 孟瑜,苏雪梅,庞妍.  光学学报. 2018(10)
[3]基于光纤光栅传感器和卡尔曼滤波器的载荷识别算法[J]. 宋雪刚,刘鹏,程竹明,魏真,喻俊松,黄继伟,梁大开.  光学学报. 2018(03)
[4]利用超短FBG光谱线性区的传感解调系统[J]. 李凯,辛璟焘,孟凡勇,刘锋,祝连庆.  光学精密工程. 2018(01)
[5]长啁啾光纤光栅分布式双参量传感特性研究[J]. 孟凡勇,卢建中,闫光,宋言明,董明利.  仪器仪表学报. 2017(09)
[6]基于光纤光栅的冲击激励声发射响应机理与定位方法研究[J]. 张法业,姜明顺,隋青美,吕珊珊,贾磊.  物理学报. 2017(07)
[7]水银柱活塞差动式光纤布拉格光栅倾角传感器[J]. 谢涛,王行,李川,田素辉,赵振刚,李英娜.  光学学报. 2017(03)
[8]基于SAW原理汽车转向扭矩测量的研究[J]. 李志鹏,李晓英.  传感技术学报. 2016(05)
[9]COMSOL与MATLAB联合仿真的实现方法[J]. 赵晓磊,齐秋菊,郭春超.  中国新技术新产品. 2014(24)

博士论文
[1]基于FBG传感阵列的智能结构形态感知与主动监测研究[D]. 易金聪.上海大学 2014

硕士论文
[1]光纤光栅温度/应变复合传感理论与实验研究[D]. 吕俊宇.东南大学 2018
[2]基于光纤光栅传感的薄板应力波检测技术[D]. 郑艳.合肥工业大学 2016



本文编号：3246521