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第1章 绪论 1

1.1大型结构健康监测的必要性 1

1.2光纤光栅传感器的优越性 2

1.2.1光纤光栅传感器系统的组成 2

1.2.2光纤光栅传感器的特点 2

1.3光纤光栅传感器在健康监测中的应用 3

参考文献 5

第2章 光纤光栅传感理论与传感元件设计 7

2.1光纤光栅传感理论 7

2.2光纤光栅传感器设计准则 10

2.2.1基本原则 10

2.2.2实际工程中光纤光栅传感器的要求 11

2.2.3设计流程 11

2.3光纤光栅应变传感器制作与标定 12

2.3.1传感器结构与封装工艺 13

2.3.2管式封装光纤光栅应变传感器的温度特性 14

2.3.3管式封装光纤光栅应变传感器的优缺点 16

2.4光纤光栅钢管封装温度传感器 16

2.4.1传感器的封装结构 16

2.4.2封装材料选择 17

2.4.3封装工艺 18

2.4.4温度传感器标定 19

参考文献 20

第3章 光纤光栅传感器应变标定常见问题分析与处理 22

3.1应用等强度梁的应变标定误差分析与修正 22

3.1.1等强度梁工作原理 22

3.1.2力学分析 23

3.1.3计算结果与标定 26

3.1.4采用万能试验机的应变标定 27

3.2不同“基体”材料上的应变灵敏度系数标定 28

3.3小结 31

参考文献 32

第4章 光纤光栅动态响应时间与可测频率计算 33

4.1引言 33

4.2光纤光栅应变传感器的设计种类 33

4.3光纤光栅应变传感器动态响应时间 34

4.3.1应变波的传播过程 34

4.3.2光纤光栅应变传感器的应变响应时间 36

4.4光纤光栅应变传感器可测频率的估计 36

4.5光纤光栅应变传感器在低频振动系统中的应用 40

4.5.1模型设计 40

4.5.2传感器布置及数据采集系统 41

4.5.3动荷载试验 42

4.5.4试验结果与分析 43

4.6小结 46

参考文献 46

第5章 应变传递相关理论与计算 48

5.1引言 48

5.2光纤光栅传感器应变传递理论研究现状 49

5.3考虑温度与埋设角度的应变传递分析 51

5.3.1基本假设 51

5.3.2理论分析 51

5.3.3有限元计算 56

5.3.4应变传递误差分析 60

5.4影响应变传递的参数分析 62

5.5几种埋入式光纤光栅应变传感器应变传递计算公式比较 65

5.5.1基本假设的对比 65

5.5.2光纤应变计算公式及其分析模型的对比 66

5.5.3计算结果的对比 70

5.6小结 73

参考文献 74

第6章FBG-GFRP智能筋常见问题分析与计算 76

6.1引言 76

6.2 FBG-GFRP智能筋设计 77

6.3 FBG-GFRP智能筋温度灵敏度系数计算 78

6.3.1编制温度灵敏度计算器 79

6.3.2 FBG-GFRP智能筋受力的有限元分析 81

6.3.3温度灵敏度系数计算 83

6.4 FBG-GFRP智能筋温度灵敏度标定实验 83

6.5 GFRP筋受压力学性能研究 88

6.5.1 GFRP筋端部加压锚具设计 88

6.5.2 GFRP筋受压力学性能试验 89

6.5.3两种监测方法的试验结果比较 90

6.5.4极限抗压强度 91

6.5.5破坏状态分析 93

6.5.6结论 94

参考文献 95

第7章 光纤光栅传感元件温度补偿技术与温度灵敏度系数计算 96

7.1光纤光栅温度补偿技术 96

7.1.1光纤基本结构与传输原理 96

7.1.2光纤布拉格光栅温度传感模型 98

7.1.3光纤布拉格光栅应变传感模型 99

7.1.4均匀轴向应力作用下光纤光栅传感模型 100

7.1.5光纤布拉格光栅应变传感的温度补偿技术 102

7.2应力分析法计算温度灵敏度系数方法 103

7.2.1钢管封装光纤光栅应变传感器温度灵敏度系数计算 103

7.2.2埋入混凝土的钢管封装应变传感器温度灵敏度系数计算 106

7.2.3 FBG-GFRP智能筋埋入混凝土工作时的温度灵敏度系数计算 109

7.3温度灵敏度系数近似计算方法 112

7.3.1表观温度灵敏度系数法 112

7.3.2表观温度灵敏度系数法应用 113

参考文献 115

第8章 实际应用中的数据分析与处理 116

8.1钢筋混凝土固化期收缩应变监测 116

8.1.1试验采用的光纤光栅传感器类型及其工作特性 116

8.1.2传感器布设 117

8.1.3钢筋混凝土养护期收缩应变监测试验数据分析 119

8.1.4结论 123

8.2框-剪结构模型振动台试验中的破坏监测 123

8.2.1模型设计 124

8.2.2试验加载方案 127

8.2.3光纤光栅应变传感器的布设与保护 130

8.2.4光纤光栅应变传感网络拓扑 132

8.2.5试验结果与分析 135

8.2.6结论 176

8.3海底悬跨管段动力特性研究 177

8.3.1模型与激励系统介绍 178

8.3.2传感器布置与数据采集系统 179

8.3.3试验工况 180

8.3.4钢管封装的光纤光栅应变传感器的工作频率计算 181

8.3.5两种应变传感元件试验结果比较 181

8.3.6试验结果分析 183

8.3.7结论 189

参考文献 190