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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