基于光纤光栅传感阵列和BP神经网络的悬臂梁裂缝损伤识别

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1、JournalofSensorTechnologyandApplication传感器技术与应用,2017,5(1),16-21PublishedOnlineJanuary2017inHans.http://www.hanspub.org/journal/jstahttp://dx.doi.org/10.12677/jsta.2017.51003CrackDamageRecognitionofCantileverBeamBasedonFiberBraggGratingSensingArrayandBPNeuralN

2、etworkAlgorithmPeiLuoTheOpticalFiberSensingTechnologyNationalEngineeringLaboratory,WuhanUniversityofTechnology,WuhanHubeithththReceived:Dec.16,2016;accepted:Jan.6,2017;published:Jan.9,2017Copyright©2017byauthorandHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCr

3、eativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/OpenAccessAbstractThesensingtheoryoffiberBragggratingstrainsensingarrayandtheBPneuralnetworkalgo-rithmhavebeenintroducedinthispaper.ThestrainchangesoffiberBragggrati

4、ngsensingarraymeasuringmetalcantileverbeamunderthestatusofdamagedandundamagedhavebeenstudied.Takingchangesofstrainasinputdataofneuralnetwork,thedamagerecognitionofmetalcanti-leverbeamhasbeencarriedonusingBPneuralnetworkalgorithmthroughtrainingandstudyingthene

5、uralnetwork.TherealisticoutputofBpnetworkisveryneartotheanticipantoutput.Itin-dicatesthatthedamagerecognitionofmetalcantileverbeamcanberealizedusingfiberBragggratingsensingarrayandBPneuralnetworkalgorithm.KeywordsFiberBraggGratingSensingArray,CantileverBeam,C

6、racks,DamageRecognition,BPNeuralNetwork基于光纤光栅传感阵列和BP神经网络的悬臂梁裂缝损伤识别罗裴武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室，湖北武汉文章引用:罗裴.基于光纤光栅传感阵列和BP神经网络的悬臂梁裂缝损伤识别[J].传感器技术与应用,2017,5(1):16-21.http://dx.doi.org/10.12677/jsta.2017.51003罗裴收稿日期：2016年12月16日；录用日期：2017年1月6日；发布日期：2017年1月9日摘要本文介绍了光纤光栅应变

7、传感阵列的传感原理和BP神经网络算法，实验研究了光纤光栅传感阵列检测金属悬臂梁在受力状况下有损和无损情况的应变变化，以悬臂梁应变的变化量作为神经网络的输入数据，利用BP神经网络算法对金属悬臂梁的损伤进行损伤识别。通过网络的学习和训练，BP神经网络的实际输出和期望输出十分接近，由此说明，光纤光栅传感阵列结合BP神经网络可实现金属悬臂梁的裂缝损伤识别。关键词光纤光栅传感阵列，悬臂梁，裂缝，损伤识别，BP神经网络1.引言在工程应用中，裂缝的识别与检测对于保证构件的正常使用具有十分重要的意义[1]。工程结构，尤其是钢结构

8、在社会生活中扮演着重要角色[2]，一旦结构受到损伤而没有得到及时发现和处理，会造成结构失效，从而造成巨大的生命和财产损失。因此，工程结构的无损检测备受研究人员的关注。作为一种基本的工程结构，梁的损伤检测问题引起了研究人员的广泛关注[3]。无论是梁或是板，裂缝对各阶频率降低的影响程度与裂缝位置关系很大，因此，可以根据各阶频率变化的特征判断裂缝产生的部位及其大小。李晓飞[4]