健康监测系统中光纤传感器网络优化布置研究-论文.pdf

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1、光电字·激光第25卷第9期2014年9月JournalofOptoelectronics·LaserVo1．25No．9September2014健康监测系统中光纤传感器网络优化布置研究张晓丽，梁大开，崔东辉。，李彩玲，范春凤(1．信阳师范学院物理与电子工程学院，河南信阳464000；2．南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，江苏南京210016；3．中国人民解放军空军第一航空学院军事技术教研室，河南信阳464000)摘要：针对健康监测系统中不合理的传感器布置将影响传感器数据采集的有效性，降低监测系统的精度，以基于光纤Bragg

2、光栅(FBG)传感器网络的结构健康监测系统为研究对象，采用逐步积累法，对系统中传感器网络的优化排布方法进行了研究。首先采用Ansys力学仿真软件建立了试验件的有限元模型并进行了加载试验，然后采用仿真获得的数据对传感器排布位置进行了优化，最后按照仿真研究获得的传感器优化位置在试验件上进行了试验研究。结果表明，试验同仿真结果具有很好的一致性，相对于原始传感器网络的排布方案，在相同的系统监测精度下，优化后的传感器排布方案可以采用更少的传感器；如果采用相同数量的传感器，优化后的传感器排布方案可以获得更高的监测精度。关键词：光纤Bragg光栅(FBG

3、)；传感器网络；优化布置；支持向量机(SVM)中图分类号：023，043，TP391文献标识码：A文章编号：1005—0086(2014)09-1754-05StudyontheoptimalplacementforopticalfibersensornetworkinhealthmonitoringsystemZHANGXiao-li¨，LIANGDa-kai。，CUIDong-hui。，LICai-ling，FANChun-feng(1．CollegeofPhysicsandElectronicEngineering，XinyangNo

4、rmalUniversity，Xinyang464000，China；2．StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronau—tics，Nanjing210016，China；3．DepartmentofMechanicalEngineering，FirstAeronauticalCollegeofAirForceofthePLA，Xinyang464000，China)Abstract

5、：Ifsensorsarearrangedunreasonableinthemonitoringsystem，thedatavaliditycollectedbysensorswillbeaffected，andtheaccuracyofthedamageidentificationwillbereduced．Basedontheaboveconsideration，anairplanestructuralhealthmonitoringsystembasedonthefiberBragggrating(FBG)sensornetworki

6、stakenasresearchobject，thegradualaccumulationmethodandsupportvectorregres—sionalgorithmareusedtooptimizethearrangementandnumbersofthefiberBragggratingsensorsinthispaper．Firstly，thefiniteelementmodeloftheairplanestructureisbuiltbyusingAnsysmechanicssimulationsoftware，andcer

7、tainloadsareappliedondifferentpositionsoftheairplanestructure．Second—ly，thearrangementofthefiberBragggratingsensorsisoptimizedththesimulationdata．Finally。theexperimentalsystemisbuilttoverifythesimulationresults．Theresultsindicatethattheexperimentisconsistentwiththesimulati

8、on，correspondingtotheinitialarrangementmodeofthefiberBragggratingsensornetwork．Theoptimiz