复合材料结构远程监测技术及其应用研究

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1、复合材料结构远程监测技术及其应用研究（申请工学博士学位论文）复合材料结构远程监测技术及其应用研究陈子鹏培养单位：理学院工程结构与力学系学科专业：工程力学武汉理研究生：陈子鹏工指导教师：李卓球教授大学2014年3月万方数据万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献

2、均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期万方数据万

3、方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目复合材料结构远程监测技术及其应用研究英文Thestudyofcompositematerialstructureremote题目monitoringtechnologyandapplication研究生姓名陈子鹏指导教师姓名李卓球职称教授学位硕士单位名称理学院邮编430070申请学位级别博士学科专业名称工程力学论文提交日期2014年03月论文答辩日期2014年05月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2014年05月万方数据ADiss

4、ertationSubmittedtoAcademicDegreesEvaluationCommitteeofWuhanUniversityofTechnologyfortheDegreeofPhilosophyinEngineeringTheStudyofCompositeMaterialStructureRemoteMonitoringTechnologyandApplicationDoctoralCandidate:ChenZipengMajor:EngineeringMechanicsSuperv

5、isor:Prof.LiZhuoqiuWuhanUniversityofTechnologyWuhan,430070,Hubei,P.R.China万方数据March,2014万方数据摘要本文在总结、分析国内外相关工程结构监测系统的相关成果基础上，深入研究了复合材料结构的远程监测技术及其系统，开展了复合材料风力叶片与管道的远程监测实验系统的研制与应用研究。其中，研发了碳纤维束传感器新制备技术与平衡电路测量系统相结合的碳纤维应变传感一体化技术；在结构远程监测技术的研究中，针对远距离管道泄漏检测的需要，研制了

6、一套服役管道泄漏的远程监测系统，用以实现远距离跨区域的无线监测；建立了子网时间同步监测技术，解决了无线传感器网络时间同步监测的关键难题，为风力叶片等实时监测应用提供了远程监测应用平台。本文的主要研究成果如下：1、针对目前树脂基碳纤维束传感器件所存在的严重零漂等测量缺陷，研发了碳纤维束传感器新制备技术与平衡电路测量系统相结合的碳纤维应变传感一体化技术。其中，采用低温焊接法制备碳纤维束传感器，使其传感性能原有缺陷得到一定改善；研制的平衡电路测量系统包括：恒流电桥平衡电路设计、改进的双恒流源六线电阻测量电路等技

7、术，并配合远程监测需求，研制出无线碳纤维束应变采集节点。该碳纤维应变传感一体化技术，不仅在克服原有零漂、蠕变等方面取得了明显改善，而且由于该传感器件与被监测工程结构同是树脂基复合材料，具有良好的变形协调性，以及长使用寿命，具有在大型复合材料结构的长期远程监测的应用前景。2、研制了一套服役管道泄漏的远程监测系统。该系统基于负压波关于远距离管道泄漏与定位的检测原理，将多功能数据采集节点进行无线改造，通过动态变送器，实现了管道内的压力、流量、温度等信息的采集；通过自制的无线网关获取数据，供主控微机进行负压波分析

8、处理，实现管道泄漏与定位的监测。该系统的主要技术特点是：借助无线传输技术以及内置滤波放大电路，实现了跨区域的远程实时监测；无线数据采集节点具有自主采集、储存数据，自维护、自适应等功能；电磁脉冲防护电路保护无线节点能够适应恶劣的外界环境，同时提高无线传感器网络的抗干扰能力；无线网关能够与主控微机直接接插，体积小，数据集中处理，提高了无线监测系统的实用性和可靠性。3、针对风力叶片结构健康与振动模态等动力特性的相关性，研究开发了一种