基于光纤光栅的高温固体压力传感技术研究
发布时间：2023-02-01 08:02
随着各类高端武器不断发展,弹药的毁伤性越来越大,使得弹药在贮存、维护以及使用的过程中,合理地保存变得尤为重要。弹药在受到意外热刺激、直接受到火焰烤燃或者在战场上受到爆炸影响后吸收大量热福射等情况下,可能出现意外引燃的危险,进而发生不可控的化学反应。当弹药受到热刺激时,弹体内压力因温度变化会急剧增加,进而发生弹体引爆的可能,这不仅会导致弹药丧失正常功能,而且可能进一步造成生命财产的严重损失。因此,对实弹进行热感度烤燃实验、弹药热安定性检测、弹内压力检测,从而了解弹内含能材料反应的剧烈程度,以及检测弹体在受热过程中弹内温度、压力的变化,对弹药系统进行安全性和环境适应性的研究,具有重要的现实意义。本文围绕面向弹药内部热安全检测中进行弹内压力监测的实际应用需求,研究了改善高温环境下光纤光栅固体压力传感性能的因素。首先,设计和构建了能够实现固体压力传感的封装结构模型,优化了传感器的温度补偿效果,并进行温度、压力以及不同温度环境下的压力标定;其次,通过对所设计传感器的温度、压力标定数据进行数据处理,提高了传感器的温度补偿效果及压力检测精度。全文的研究要点如下:（1）本文结合弹药热安全检测环境下,弹...
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 弹药安全检测国内外研究现状
1.2.2 光纤光栅传感研究现状
1.3 现存的主要问题
1.4 论文研究内容及框架结构
2.光纤布拉格光栅传感特性及其温度补偿技术
2.1 光纤光栅的特性分析
2.2 温度和应变对光栅反射波长的影响规律
2.2.1 温度对光栅中心波长的影响规律
2.2.2 应变对光栅中心波长的影响规律
2.2.3 温度应变共同作用下光栅输出特性
2.3 压力传感器模型的建立
2.4 光栅压力传感器温度补偿方法
2.5 本章小结
3.光纤Bragg光栅传感器结构设计与分析
3.1 光纤Bragg光栅压力传感器设计
3.1.1 封装材料的选择
3.1.2 传感器结构参数的确定
3.1.3 实验标定结果及分析
3.2 光栅压力传感的温度补偿技术
3.2.1 温度补偿方法的实现
3.2.2 温度补偿效果的优化
3.3 高温下的压力传感特性
3.3.1 传感器模型高温下受压的有限元仿真的压力灵敏度
3.3.2 高温压力标定实验
3.4 本章小结
4.基于信号处理的光纤光栅压力传感器性能改进研究
4.1 基于希尔伯特-黄变换的光纤光栅传感性能改进
4.1.1 希尔伯特-黄变换基本原理
4.1.2 实验环境介绍
4.1.3 改进前后结果分析
4.2 基于极限学习机的光栅压力传感器温度补偿方法改进研究
4.2.1 极限学习机理论
4.2.2 极限学习机建模方法
4.2.3 实验结果与分析
4.3 基于多元回归分析的光纤光栅高温压力传感器压力输出预测
4.3.1 多元回归分析理论
4.3.2 压力检测结果线性回归模型的建立及求解
4.3.3 实验数据分析
4.4 光纤光栅压力传感器的高温压力检测的综合改进
4.5 本章小结
5.总结与展望
5.1 论文主要工作
5.2 创新点
5.3 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]FBG传感器在空腔爆炸压力测量中的应用研究[J]. 张继军,张东亮,李亮,张宝国,赵建伟,陶钧. 应用光学. 2019(02)
[2]不同约束条件下B炸药的慢烤响应特性[J]. 邓海,沈飞,梁争峰,王辉. 火炸药学报. 2018(05)
[3]力-热敏感结构在熔铸装药慢烤缓释系统中的应用[J]. 邓海,沈飞,梁争峰,王辉. 弹箭与制导学报. 2018(06)
[4]光纤光栅传感信号中的噪声去除研究[J]. 周晓波. 激光杂志. 2018(05)
[5]基于聚合物封装的光纤布拉格光栅压力传感器[J]. 刘明尧,卢一帆,张志建,王佳,史登辉. 仪器仪表学报. 2016(10)
[6]温度实时补偿的高精度光纤光栅压力传感器[J]. 何少灵,郝凤欢,刘鹏飞,桑卫兵,刘瑞,葛辉良. 中国激光. 2015(06)
[7]温度自补偿型光纤Bragg光栅土压力传感器设计[J]. 赵咏梅,张继军,潘国锋,陈志军,刘现收. 传感器与微系统. 2014(12)
[8]耐高温光纤的性能与生产工艺[J]. 俞亮,郭浩林,陆国庆,焦猛,廖平录. 光通信技术. 2014(06)
[9]基于HHT的数控机床主轴振动监测系统的研制[J]. 万海波,杨世锡. 振动与冲击. 2014(06)
[10]光纤光栅应变传感器温度补偿计算值的改进[J]. 侯立群,赵雪峰,冷志鹏,孙涛. 传感技术学报. 2014(01)
博士论文
[1]煤矿开采多参量光纤光栅智能感知理论及关键技术[D]. 梁敏富.中国矿业大学 2019
[2]基于时空相关性的大规模风电功率短期预测方法研究[D]. 赵永宁.中国农业大学 2019
[3]考虑构件相关性的桥梁系统地震易损性分析方法研究[D]. 宋帅.西南交通大学 2017
[4]基于光纤光栅传感的液压管路多参数动态检测方法研究[D]. 黄俊.武汉理工大学 2016
[5]光纤Bragg光栅监测系统研制优化及其边坡工程应用研究[D]. 蒋善超.山东大学 2016
[6]桥隧工程安全监测的光纤光栅传感理论及关键技术研究[D]. 王正方.山东大学 2014
[7]光纤光栅的飞秒激光制备及其传感特性研究[D]. 刘宁亮.华中科技大学 2012
[8]基于光纤光栅和小波包分析的智能材料与结构损伤识别研究[D]. 信思金.武汉理工大学 2005
硕士论文
[1]深井环境下的光纤光栅液压传感器技术研究[D]. 郑羽.吉林大学 2018
[2]用于不平衡分类问题的自适应加权极限学习机研究[D]. 龙浩.深圳大学 2017
[3]烤燃条件下炸药反应剧烈程度研究[D]. 寇永锋.北京理工大学 2016
[4]传爆药烤燃响应特性的数值仿真及试验研究[D]. 刘文杰.中北大学 2016
[5]典型炸药烤燃试验中多步化学反应动力学研究[D]. 蒲翰涛.中国工程物理研究院 2016
[6]物理界面对炸药烤燃特性影响的研究[D]. 高峰.中北大学 2015
[7]基于神经网络温度软补偿的光纤光栅压力传感器研究[D]. 吴小红.武汉理工大学 2015
[8]基于光纤光栅传感技术的风机叶片检测研究[D]. 李小伟.南京航空航天大学 2013
[9]桥梁健康监测用光纤光栅信号采集与处理研究[D]. 张成军.昆明理工大学 2012
[10]船舶运动与应力实时监测系统的研究与开发[D]. 贾连徽.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3734025
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 弹药安全检测国内外研究现状
1.2.2 光纤光栅传感研究现状
1.3 现存的主要问题
1.4 论文研究内容及框架结构
2.光纤布拉格光栅传感特性及其温度补偿技术
2.1 光纤光栅的特性分析
2.2 温度和应变对光栅反射波长的影响规律
2.2.1 温度对光栅中心波长的影响规律
2.2.2 应变对光栅中心波长的影响规律
2.2.3 温度应变共同作用下光栅输出特性
2.3 压力传感器模型的建立
2.4 光栅压力传感器温度补偿方法
2.5 本章小结
3.光纤Bragg光栅传感器结构设计与分析
3.1 光纤Bragg光栅压力传感器设计
3.1.1 封装材料的选择
3.1.2 传感器结构参数的确定
3.1.3 实验标定结果及分析
3.2 光栅压力传感的温度补偿技术
3.2.1 温度补偿方法的实现
3.2.2 温度补偿效果的优化
3.3 高温下的压力传感特性
3.3.1 传感器模型高温下受压的有限元仿真的压力灵敏度
3.3.2 高温压力标定实验
3.4 本章小结
4.基于信号处理的光纤光栅压力传感器性能改进研究
4.1 基于希尔伯特-黄变换的光纤光栅传感性能改进
4.1.1 希尔伯特-黄变换基本原理
4.1.2 实验环境介绍
4.1.3 改进前后结果分析
4.2 基于极限学习机的光栅压力传感器温度补偿方法改进研究
4.2.1 极限学习机理论
4.2.2 极限学习机建模方法
4.2.3 实验结果与分析
4.3 基于多元回归分析的光纤光栅高温压力传感器压力输出预测
4.3.1 多元回归分析理论
4.3.2 压力检测结果线性回归模型的建立及求解
4.3.3 实验数据分析
4.4 光纤光栅压力传感器的高温压力检测的综合改进
4.5 本章小结
5.总结与展望
5.1 论文主要工作
5.2 创新点
5.3 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]FBG传感器在空腔爆炸压力测量中的应用研究[J]. 张继军,张东亮,李亮,张宝国,赵建伟,陶钧. 应用光学. 2019(02)
[2]不同约束条件下B炸药的慢烤响应特性[J]. 邓海,沈飞,梁争峰,王辉. 火炸药学报. 2018(05)
[3]力-热敏感结构在熔铸装药慢烤缓释系统中的应用[J]. 邓海,沈飞,梁争峰,王辉. 弹箭与制导学报. 2018(06)
[4]光纤光栅传感信号中的噪声去除研究[J]. 周晓波. 激光杂志. 2018(05)
[5]基于聚合物封装的光纤布拉格光栅压力传感器[J]. 刘明尧,卢一帆,张志建,王佳,史登辉. 仪器仪表学报. 2016(10)
[6]温度实时补偿的高精度光纤光栅压力传感器[J]. 何少灵,郝凤欢,刘鹏飞,桑卫兵,刘瑞,葛辉良. 中国激光. 2015(06)
[7]温度自补偿型光纤Bragg光栅土压力传感器设计[J]. 赵咏梅,张继军,潘国锋,陈志军,刘现收. 传感器与微系统. 2014(12)
[8]耐高温光纤的性能与生产工艺[J]. 俞亮,郭浩林,陆国庆,焦猛,廖平录. 光通信技术. 2014(06)
[9]基于HHT的数控机床主轴振动监测系统的研制[J]. 万海波,杨世锡. 振动与冲击. 2014(06)
[10]光纤光栅应变传感器温度补偿计算值的改进[J]. 侯立群,赵雪峰,冷志鹏,孙涛. 传感技术学报. 2014(01)
博士论文
[1]煤矿开采多参量光纤光栅智能感知理论及关键技术[D]. 梁敏富.中国矿业大学 2019
[2]基于时空相关性的大规模风电功率短期预测方法研究[D]. 赵永宁.中国农业大学 2019
[3]考虑构件相关性的桥梁系统地震易损性分析方法研究[D]. 宋帅.西南交通大学 2017
[4]基于光纤光栅传感的液压管路多参数动态检测方法研究[D]. 黄俊.武汉理工大学 2016
[5]光纤Bragg光栅监测系统研制优化及其边坡工程应用研究[D]. 蒋善超.山东大学 2016
[6]桥隧工程安全监测的光纤光栅传感理论及关键技术研究[D]. 王正方.山东大学 2014
[7]光纤光栅的飞秒激光制备及其传感特性研究[D]. 刘宁亮.华中科技大学 2012
[8]基于光纤光栅和小波包分析的智能材料与结构损伤识别研究[D]. 信思金.武汉理工大学 2005
硕士论文
[1]深井环境下的光纤光栅液压传感器技术研究[D]. 郑羽.吉林大学 2018
[2]用于不平衡分类问题的自适应加权极限学习机研究[D]. 龙浩.深圳大学 2017
[3]烤燃条件下炸药反应剧烈程度研究[D]. 寇永锋.北京理工大学 2016
[4]传爆药烤燃响应特性的数值仿真及试验研究[D]. 刘文杰.中北大学 2016
[5]典型炸药烤燃试验中多步化学反应动力学研究[D]. 蒲翰涛.中国工程物理研究院 2016
[6]物理界面对炸药烤燃特性影响的研究[D]. 高峰.中北大学 2015
[7]基于神经网络温度软补偿的光纤光栅压力传感器研究[D]. 吴小红.武汉理工大学 2015
[8]基于光纤光栅传感技术的风机叶片检测研究[D]. 李小伟.南京航空航天大学 2013
[9]桥梁健康监测用光纤光栅信号采集与处理研究[D]. 张成军.昆明理工大学 2012
[10]船舶运动与应力实时监测系统的研究与开发[D]. 贾连徽.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3734025
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