光纤Sagnac传感系统及其在冲击监测领域的应用

发布时间：2018-04-19 07:37

  本文选题：光纤Sagnac干涉 + 灵敏度　； 参考：《南京航空航天大学》2017年硕士论文

【摘要】：光纤传感器由于具有电绝缘性能好,重量轻,响应快,灵敏度高且抗电磁干扰、抗腐蚀等突出优点,正逐步应用到大型结构健康监控及材料损伤检测等领域中。光纤Sagnac干涉仪具有零光程差、不会因两传感臂长度不一致引起噪声且适合分布式检测等优点,是目前声发射(AE)检测领域的研究热点。本文在研究Sagnac干涉原理基础上,构建了光纤Sagnac干涉型传感系统,并研究了Sagnac传感系统灵敏度影响因素、温度特性及其在冲击定位领域的应用。主要工作包括以下几个方面:首先,构建了光纤Sagnac干涉型传感系统,编写了基于LabVIEW的图形化数据采集与分析软件。在此基础上,针对四边固支铝合金板结构,研究了光纤Sagnac干涉型传感系统对于连续激励信号和瞬态冲击信号的响应特性。其次,从理论模型、数值模拟及试验验证等方面,研究了系统初始相位、延迟线圈长度、光纤Sagnac传感探头结构及其固定方式等因素对于光纤Sagnac干涉型传感系统灵敏度的影响特性,并提出了相应的灵敏度优化方案。再次,建立了温度对光纤Sagnac干涉型传感系统影响的理论模型。借助实验方法,研究了光纤Sagnac干涉型传感系统温度响应特性。最后,研究基于光纤Sagnac干涉型传感系统的冲击定位方法。构建了基于光纤Sagnac干涉型传感技术的一维钢管结构和二维铝合金板结构冲击载荷监测系统。基于小波分析和时差定位原理,实现针对不同结构形式的冲击载荷定位。
[Abstract]:Fiber optic sensors are gradually applied to the health monitoring and material damage detection of large structures because of their advantages of good electrical insulation, light weight, fast response, high sensitivity, resistance to electromagnetic interference and corrosion resistance.The optical fiber Sagnac interferometer has the advantages of zero optical path difference, no noise caused by the inconsistent length of the two sensing arms and is suitable for distributed detection, so it is a hot spot in the field of acoustic emission (AE) detection.Based on the study of the principle of Sagnac interferometry, the optical fiber Sagnac interferometric sensing system is constructed, and the factors affecting the sensitivity of the Sagnac sensor system, the temperature characteristics and its application in the field of impact positioning are studied.The main work includes the following aspects: firstly, a fiber-optic Sagnac interferometric sensing system is constructed, and a graphical data acquisition and analysis software based on LabVIEW is developed.On this basis, the response characteristics of the fiber-optic Sagnac interferometric sensing system to the continuous excitation signal and the transient shock signal are studied for the aluminum alloy plate structure with four edges clamped.Secondly, the initial phase of the system and the length of the delay coil are studied from the aspects of theoretical model, numerical simulation and experimental verification.The influence of the structure of optical fiber Sagnac sensor probe and its fixing mode on the sensitivity of the optical fiber Sagnac interferometric sensing system is discussed, and the corresponding sensitivity optimization scheme is proposed.Thirdly, a theoretical model of the influence of temperature on fiber optic Sagnac interferometric sensing system is established.The temperature response of optical fiber Sagnac interferometric sensing system is studied by means of experiments.Finally, the impact location method based on fiber-optic Sagnac interferometric sensing system is studied.The impact load monitoring system of one dimensional steel tube and two dimensional aluminum alloy plate structure based on optical fiber Sagnac interferometric sensing technology is constructed.Based on wavelet analysis and moveout positioning principle, impact load localization for different structure forms is realized.
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212

【参考文献】

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本文编号：1772177