机械装置的光纤光栅动态检测技术及应用/数字制造科学与技术前沿研究丛书
定 价:75 元
丛书名:数字制造科学与技术前沿研究丛书
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- 作者:谭跃刚,洪流 著
- 出版时间:2018/1/1
- ISBN:9787562956839
- 出 版 社:武汉理工大学出版社
- 中图法分类:TB4
- 页码:188
- 纸张:胶版纸
- 版次:1
- 开本:16开
光纤光栅动态检测技术可通过光波长调制实现多参数、分布式、大容量的动态检测,可有效弥补电类传感器在长期稳定性、耐腐蚀性、抗电磁干扰、多测点布置等方面的不足,可用于各种设施和设备/装备的在线监测。
《机械装置的光纤光栅动态检测技术及应用/数字制造科学与技术前沿研究丛书》在介绍光纤光栅传感与波长解调等基础理论知识的基础上,结合作者课题组10余年来在光纤光栅传感检测技术及其应用研究所取得的经验和成果,详细介绍了光纤光栅传感网络及光纤光栅传感检测技术在机械装备监测方面的应用案例。
《机械装置的光纤光栅动态检测技术及应用/数字制造科学与技术前沿研究丛书》可供从事结构及机械装备监测等工作的工程技术人员、相关领域科研院所的科研人员与大专院校相关专业的本科生、研究生参考阅读。
在大型工程结构健康监测和机电装备安全监测等领域,多测点(分布式)的参数检测已成为一种必然的发展趋势,特别是在航空航天、核工业、石油化工等领域,相应设施和装备的状态监测更是需要多测点(分布式)多参数的动态检测技术。光纤光栅作为一种新型的光纤无源传感器件,以其细小柔软、抗电磁干扰、环境适应性强、耐腐蚀、传感光信号可远距离传输,且在一根光纤上可制备多个光纤光栅实现一线多点测量等特点,可组成多测点(分布式)多参数动态监测系统所需的理想传感网络。因此,近年来,光纤光栅传感器技术受到了人们的广泛关注,先后研究开发了多种光纤光栅传感器及其传感网络和相应的检测系统,形成了多测点(分布式)多参数光纤光栅动态检测技术,并在工业各领域得到了广泛的应用,在未来的智能制造、智能家居、智能交通等领域也将扮演重要的角色。
光纤光栅动态检测技术可通过光波长调制实现多测点(分布式)多参数、大容量的动态检测,可有效克服电类传感器在长期稳定性、耐腐蚀性、抗电磁干扰、多测点布置等方面的不足,应用于各种设施和设备/装备监测,可实现从静态检测到动态检测、从单信号检测到多信号检测、从单测点检测到多测点检测、从离线检测到在线检测、从定期检测到长期连续检测的转变,基于这种多测点(分布式)多参数的动态检测易于获得设施和设备/装备运行所呈现的多维性、时变性、耦合性和非线性的特征信息,从而可提高各种设施和设备/装备健康安全监测的水平。另外,光纤光栅动态检测技术也可应用于新产品开发,可从多维、分布、动态等多个角度提供性能测试与验证手段,对提高新产品开发能力和水平都有积极的作用。因此,研究和开发光纤光栅动态检测技术及其系统,对发展现代检测技术、提高监测诊断技术的水平和促进新产品开发都具有重要的意义。
本书是对我们十余年来在光纤光栅传感检测技术研究及其应用所取得成果的总结,得到了国家国际科技合作专项(科技部)“重型数控机床光纤传感在线监测与热误差补偿合作研究”(项目编号:2015DFA70340)的支持,其主要内容包含光纤光栅传感基本原理、光纤光栅传感器及其传感网络,以及在机械装备监测方面的应用。希望本书的出版能对监测技术领域的科研和工程技术人员有所帮助,同时也希望通过本书的出版扩大与读者的交流、切磋和讨论,以共同推动我国检测技术的发展。
1 绪论
1.1 动态检测的概念和任务
1.1.1 动态检测
1.1.2 动态检测的主要任务
1.2 光纤光栅动态检测技术与系统
1.2.1 光纤光栅动态检测技术
1.2.2 光纤光栅动态检测系统的基本组成
1.2.3 多测点(分布式)多参数动态信号的分析处理
1.3 光纤光栅动态检测技术的应用现状
1.3.1 大型工程结构状态检测的应用
1.3.2 机械装备运行状态检测的应用
1.3.3 其他检测应用
2 光纤光栅检测基础
2.1 光纤光栅
2.1.1 光纤光栅的制作
2.1.2 光纤光栅的类型
2.2 光纤光栅的传感原理和性能指标
2.2.1 光纤光栅的传感原理
2.2.2 光纤光栅的传感性能指标
2.3 光纤光栅增敏封装
2.3.1 光纤光栅应变增敏
2.3.2 光纤光栅温度增敏
2.4 光纤光栅波长解调技术
2.4.1 光纤光栅波长解调的基本概念
2.4.2 单点光纤光栅波长解调
2.4.3 多点光纤光栅波长解调
2.5 光纤光栅的交叉敏感解耦原理
2.5.1 应变与温度交叉敏感解耦
2.5.2 压力与温度交叉敏感解耦
2.5.3 位移与温度交叉敏感解耦
2.6 光纤光栅的复用技术
2.6.1 光纤光栅波分复用技术
2.6.2 光纤光栅时分复用技术
2.6.3 光纤光栅空分复用技术
3 光纤光栅传感器
3.1 光纤光栅应变传感器
3.1.1 粘贴式光纤光栅应变传感器
3.1.2 增敏型光纤光栅应变传感器
3.2 光纤光栅温度传感器
3.2.1 裸光纤光栅温度传感器
3.2.2 增敏型光纤光栅温度传感器
3.3 光纤光栅振动传感器
3.3.1 非接触式光纤光栅振动传感器
3.3.2 温度解耦的光纤光栅振动传感器
3.3.3 二维光纤光栅振动传感器
3.3.4 三维光纤光栅振动传感器
3.4 光纤光栅位移传感器
3.4.1 光纤光栅位移测量原理
3.4.2 光纤光栅位移传感器的传感特性
3.5 光纤光栅压力传感器
3.5.1 光纤光栅压力测量原理
3.5.2 光纤光栅压力传感器的传感特性
4 光纤光栅动态检测信号的传输与处理
4.1 分布式光纤光栅传感信号的传输
4.1.1 分布式光纤光栅传感信号的传输要求
4.1.2 分布式光纤光栅传感信号的传输方法
4.2 非接触光纤信号耦合传输方法
4.2.1 非接触光纤信号耦合传输原理
4.2.2 非接触光纤信号耦合传输方法
4.2.3 旋转机械光信号的光耦合传输
4.3 分布式传感信号的配准与融合原理
4.3.1 分布式传感信号的时空配准方法
4.3.2 分布式传感信号的融合原理
4.4 非平稳信号处理的基本方法
4.4.1 短时傅立叶变换
4.4.2 小波变换
4.4.3 希尔伯特-黄变换
4.4.4 局部均值分解
5 大型薄壁结构件变形的光纤光栅动态检测
5.1 大型薄壁结构件变形检测
5.1.1 薄壁件变形的光学监测技术
5.1.2 薄壁结构件变形的在线监测技术
5.2 大型薄壁件的光纤光栅测量
5.2.1 大型薄壁件变形的光纤光栅分布测量系统
5.2.2 大型薄壁件的光纤光栅测点布置
5.2.3 大型薄壁件变形的重构计算模型
5.3 基于光纤光栅测试数据的大型薄壁件可视化实时变形监测系统
5.3.1 可视化监测
5.3.2 三维曲面重构基本原理
5.3.3 大型薄壁件变形的可视化监测
6 旋转机械的光纤光栅动态检测
6.1 旋转机械动态检测的基本问题
6.1.1 旋转机械动态检测的概念
6.1.2 旋转机械动态检测的主要方法
6.1.3 旋转机械动态检测的主要问题
6.2 旋转机械光纤光栅动态检测方法
6.2.1 旋转机械的光纤光栅测点布置
6.2.2 旋转机械光纤光栅多测点(分布式)多参数检测系统
6.3 旋转叶片的光纤光栅动态检测
6.3.1 旋转叶片的光纤光栅测点布置
6.3.2 基于光纤光栅的旋转叶片状态监测实验系统
6.3.3 旋转叶片的静态特性测试
6.3.4 旋转叶片的动态特性测试
6.4 汽轮机转子的光纤光栅动态检测
6.4.1 转子的光纤光栅测点布置
6.4.2 转子的光纤光栅动态检测与分析
6.5 齿轮箱的光纤光栅动态检测
6.5.1 旋转齿轮的光纤光栅测点布置
6.5.2 旋转齿轮的光纤光栅动态检测与分析
7 大型金属结构件热变形的光纤光栅动态检测
7.1 大型金属结构件热变形的基本问题
7.1.1 热变形的基本概念
7.1.2 热变形测量的主要方法
7.1.3 热变形测量的主要问题
7.2 大型金属结构件热变形光纤光栅测量
7.2.1 大型金属结构件热变形光纤光栅测量的优势
7.2.2 大型金属结构件热变形的光纤光栅测点布置
7.2.3 基于测量数据的大型金属结构件热变形计算方法
7.3 大型数控机床热变形误差的光纤光栅检测
7.3.1 大型数控机床热变形误差的基本问题
7.3.2 大型数控机床热变形误差光纤光栅测量
参考文献