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基于光纤布拉格光栅的载荷定位与检测方法
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH17[机械工程—机械制造及自动化]
  • 作者机构:[1]重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室,重庆400065, [2]重庆邮电大学光纤通信技术重点实验室,重庆400065
  • 相关基金:国家自然科学基金(61275077)、重庆市基础与前言研究计划(cstc2015jcyjA40024)和重庆市研究生科研创新(CYS14151,CYS15172)资助项目.
中文摘要:

针对传统定位系统存在的结构复杂、实时性低、需要建立训练集等问题,提出利用光纤Bragg光栅结合直角应变花结构的方法对冲击源进行定位。在平面应变下,建立横向效应补偿因子模型和应变解耦模型,证明了光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)直角应变花结构用于定位时不受横向效应的影响。同时针对四边简支薄板结构,提出一种判定冲击载荷大小的新方法。通过不同位置两组FBG应变花分别测得的主应变方向,其交点来确定冲击源坐标;通过FBG传感器测得的轴向应变经横向效应补偿,并结合四边简支板扰度曲线和定位坐标,来对冲击载荷大小进行测量。试验表明其定位精度达到2.9 cm以内,定位实时性1 ms左右,冲击载荷大小判定误差在3 N以内。为冲击平台载荷检测提供了一种实用可行的方法。

英文摘要:

For the problem of complicated structure, low real-time and establishing a training set of traditional positioning system, a rectangular strain rosette structure consists of three fiber Bragg gratings (FBG) is adopted to detect impact load. Under the plane strain, transverse effect correction factor model and the strain of decoupling model are established, which proves that the rectangular strain rosette structure used for localization is not influenced by the transverse effect. At the same time, based on the four edges simply supported plate structure, a novel method is proposed for determining impact load. A principal strain direction of the impact point is respectively measured by two groups of different position of FBG rectangular strain rosette structures, and their intersection point determines the impact source coordinates. Axial strain measured by FBG sensors is compensated by transverse effect correction, which combines with four edges simply supported plate immunity curve and FBG positioning coordinates for determining impact load. Experiments show that the localization accuracy is within 2.9 cm, real-time localization around 1 ms, error of impact load prediction with 3 N. A practical and feasible method is provided for load detection on impact load platform.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603