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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 LPG的理论研究现状2

1.3 LPG的制备技术3

1.4 LPG的应用概况6

1.4.1 LPG在通信领域的应用7

1.4.2 LPG在传感领域的应用8

1.5 LPG的发展趋势9

1.6 本书的研究内容及结构10

参考文献12

第2章 LPG及LPGP的理论分析17

2.1 光纤光栅的结构17

2.2 耦合模理论19

2.3 LPG模式耦合20

2.3.1 纤芯基模有效折射率及其场分布20

2.3.2 包层模有效折射率及其场分布21

2.3.3 耦合特性分析25

2.3.4 LPG的模式耦合方程26

2.4 LPGP模式耦合27

2.5 本章小结30

参考文献30

第3章 LPG及LPGP谱特性的仿真和研究32

3.1 表征LPG的谱特性的参数32

3.2 LPG对结构参数的敏感特性分析35

3.2.1 光栅参数对频谱的影响35

3.2.2 光纤结构参数对频谱的影响40

3.3 LPGP对结构参数的敏感特性45

3.4 本章小结49

参考文献49

第4章 LPG的传感机理50

4.1 LPG的温度传感50

4.1.1 谐振波长的温度特性理论分析50

4.1.2 损耗峰幅值的温度特性52

4.1.3 温度特性实验研究53

4.2 LPG的轴向应变传感54

4.2.1 轴向应变理论分析54

4.2.2 轴向应变实验研究55

4.3 LPG的弯曲传感57

4.3.1 弯曲特性理论分析57

4.3.2 弯曲特性实验研究59

4.4 LPG的折射率传感60

4.4.1 折射率特性理论分析60

4.4.2 折射率特性实验研究62

4.5 LPG的横向负载传感64

4.5.1 横向负载特性理论分析64

4.5.2 横向负载特性实验研究65

4.6 LPG的温度补偿技术66

4.6.1 温度补偿方法66

4.6.2 温度补偿实验67

4.6.3 其他温度补偿方法69

4.7 本章小结70

参考文献71

第5章 LPG振动信号监测72

5.1 薄板振动的微分方程73

5.2 LPG振动信号监测传感器76

5.2.1 动态信号监测原理76

5.2.2 LPG动态信号监测系统77

5.2.3 LPG动态信号的解调方案80

5.2.4 系统最优工作点的确定84

5.3 薄板结构振动信号的采集85

5.4 分布式振动信号采集系统89

5.5 具有自动跟随功能的振动信号监测系统91

5.6 本章小结93

参考文献94

第6章 基于小波包能量谱分析的LPG结构损伤识别95

6.1 板结构ANSYS分析95

6.2 小波包理论分析98

6.2.1 小波分析99

6.2.2 小波包分析100

6.3 信号的能量特征指标提取102

6.3.1 小波基的选取102

6.3.2 小波分解阶数和小波包分解尺度的选取103

6.3.3 特征指标的提取103

6.4 板结构的小波包能量谱分析104

6.4.1 同一位置不同程度的损伤104

6.4.2 不同位置相同程度的损伤107

6.5 本章小结109

参考文献110

第7章 LPG土木工程结构耐久性健康监测111

7.1 混凝土结构中的钢筋锈蚀111

7.1.1 钢筋锈蚀机理112

7.1.2 钢筋锈蚀过程114

7.2 混凝土结构中钢筋锈蚀监测方法115

7.3 实验方法确定116

7.3.1 钢筋锈蚀方法的确定116

7.3.2 混凝土中钢筋锈蚀率的测量117

7.4 基于LPG折射率特性的钢筋锈蚀监测117

7.4.1 传感器设计117

7.4.2 实验室环境实验119

7.4.3 双光栅测量121

7.4.4 实验讨论122

7.5 基于LPG微弯特性的钢筋锈蚀监测123

7.5.1 传感器设计及封装123

7.5.2 实验室环境实验125

7.5.3 混凝土埋入实验126

7.5.4 实验讨论129

7.6 本章小结130

参考文献131

第8章 LPGP传感特性的研究133

8.1 LPGP温度传感特性133

8.1.1 LPGP温度特性的理论分析133

8.1.2 LPGP温度特性的实验及分析136

8.2 轴向应变传感特性139

8.2.1 LPGP轴向应变特性的理论分析139

8.2.2 轴向应变特性实验141

8.3 弯曲传感特性144

8.3.1 LPGP弯曲传感特性的理论分析144

8.3.2 弯曲传感特性实验145

8.4 折射率传感特性148

8.4.1 LPGP折射传感特性的理论分析148

8.4.2 LPGP折射传感特性的仿真研究149

8.4.3 折射率传感特性实验152

8.5 本章小结156

参考文献156

第9章 基于支持向量回归机的单LPGP应变和温度同时测量技术的研究158

9.1 支持向量回归机理论基础158

9.2 温度与应变的同时测量163

9.2.1 交叉敏感问题的解决方案163

9.2.2 不同谐振峰应变与温度的测量164

9.3 矩阵分析方法166

9.4 基于SVR的温度与应变预测模型的建立168

9.4.1 支持向量回归机的表述168

9.4.2 ε-SVR相关模型参数选取172

9.4.3 基于SVR的温度和应变的预测174

9.4.4 SVR和标准矩阵法对应变和温度预测的比较174

9.5 本章小结175

参考文献176

第10章 LPGP对超声波检测研究的初探178

10.1 超声波简介178

10.2 光纤光栅检测超声波的研究179

10.3 超声波作用于LPGP的原理180

10.4 超声波基本特性的LPGP实验研究183

10.4.1 超声波静态特性实验系统组成183

10.4.2 实验结果分析183

10.5 本章小结186

参考文献187

第11章 LPGP的封装及在乐果溶液降解过程中的应用188

11.1 光纤光栅的封装类型188

11.1.1 保护性封装188

11.1.2 敏化性封装190

11.2 LPGP的封装191

11.2.1 LPGP温度补偿的封装原理191

11.2.2 LPGP温度补偿的封装设计193

11.2.3 封装的LPGP温度特性实验195

11.3 基于LPGP的乐果溶液污水降解的在线监测195

11.3.1 乐果溶液污水降解技术195

11.3.2 超声强化电絮凝技术降解乐果溶液污水原理197

11.3.3 超声强化电絮凝技术降解乐果溶液实验199

11.4 本章小结203

参考文献203