基于光纤光栅的结构形状传感技术研究

《基于光纤光栅的结构形状传感技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TN247论文编号：102870318-SX021学科分类号：080402硕士学位论文基于光纤光栅的结构形状传感技术研究研究生姓名张新华学科、专业测试计量技术及仪器研究方向光纤传感指导教师朱永凯副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonshapesensingtechnologyofstructurebyFBGAThesisinMeasu

2、rementTechnologyandInstrumentsByZhangXinhuaAdvisedbyAssociateprofessorZhuYongkaiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位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。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，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使

3、用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要无人机具有体积小、隐蔽性强、造价低、使用方便、生存率高、环境适应性强等优点，在军事领域及民用领域扮演着越来越重要的角色。而无人机通常具有大展弦比的特点，在飞行过程中机翼易产生大形变，从而威胁无人机的飞行安全。实时的变形监测，对无人机的飞行安全以及先进可变形无人机的发展都具有重大意义。本文旨在研究一种基于FBG的形变监测系统，能够实时高精

4、度的对无人机的机翼形变进行监测，主要研究工作如下：（1）在基于正交曲率和基于Frenet方程的三维重构算法基础之上，设计了一种基于三光纤光栅的改进型重构算法，并通过Matlab平台对该算法的有效性进行仿真。结果表明，该算法具有较高的检测精度和实时性，同时具有较好的温度补偿能力。（2）可视化是无人机机翼形变监测的一个重要指标，本课题基于Java3D技术和多线程技术构建了形变重构可视化模块，将翼梁和蒙皮的形状实时显示于计算机屏幕上，具有良好的显示效果，并且成像速度可达50帧/秒。（3）针对无人机机翼的翼梁结构，设计了一种基于FBG的形状传感器，具有体积小、柔性较大、

5、复用性强等优点。本课题将其布设于翼梁模型内腔，结合基于Java环境开发的软件平台，构建了基于FBG的翼梁形变监测系统。通过翼梁弯曲与可视化重构实验验证了该系统具有较高的监测精度，同时可实时直观地显示翼梁的形变。（4）针对无人机机翼的蒙皮结构，本课题设计了基于FBG的传感网络，采用了以记忆合金丝作为基体的布设方式，构建蒙皮形变监测硬件平台，结合本文基于曲线重构的曲面重构算法，对机翼模型的蒙皮形变进行重构，并通过激光跟踪仪获得蒙皮的真实形状，将二者进行对比，具有较高的重构精度，说明本课题的蒙皮形变监测方法是有效的。关键词：光纤光栅，无人机，机翼，形变，实时监测I基于

6、光纤光栅的结构形状传感技术研究ABSTRACTUAVsareplayingamoreandmoreimportantroleinthemilitaryandcivilfieldsthankstotheiradvantagesofsmallsize,strongconcealment,lowcost,easeofuse,highsurvivalrateandstrongenvironmentaladaptability.WhileUAVsusuallyhavealargeaspectratio,andthewingscaneasilydeformduringfli

7、ght,threateningtheflightsafetyoftheUAV.Real-timemonitoringisofgreatsignificancetoitsflightsafetyandthedevelopmentofadvanceddeformableUAV.ThepurposeofthispaperistostudyaFBG-baseddeformationmonitoringsystemthatcanmonitorthewingdeformationofaUAVinrealtimeandwithhighaccuracy.Themainresea

8、rchisasfollo