光栅的意思_光栅的解释_汉语词典_词典网
&& 光栅在词典中的解释 光栅拼音：guāng shān光栅词语分解 光 guāng 太阳、火、电等放射出来耀人眼睛，使人感到明亮，能看见物体的那种东西：阳光。月光。火光。光华（明亮的光辉）。 荣誉：光临（敬辞，意含宾客来临给主人带来光彩）。光顾。光复。 使显赫：光大。 栅 zhà 用竹木铁条等做成的阻拦物：栅栏。栅子。
栅 shān 〔栅极〕多极电子管靠阴极的一个电极。 〔光栅〕产生光的衍射图像的光学仪器。
栅 〔大栅栏〕方言，中国北京市前门外一条热闹街市名。 光栅的释义[grating] 能产生衍射现象的光学器件,光线透过它或被它反射时就形成光谱,一般用玻璃或金属制成,上面刻有很密的平行细纹关注微信公众号：icidian，回复:光栅汉语，即可查询：光栅外语翻译 raster\n【化】 grating〈物〉回折格子. [?] 【??】 ???. ????(回折格子). [?? ?? ??(回折現象...grille optiquerastre(Substantiv)Gitter (n)Raster (m)Lichtsch...光栅的相关词语 [bright and beautiful] 鲜明艳丽光艳动人
(1).光象显示。 汉
王充 《论衡·吉验》：“创业龙兴，由微贱起於颠沛，若...
兼备，全面具备。 三国
曹植 《武帝诔》：“九德光备，万国作师。”《宋书...
[bare] 没有天然覆盖物(如毛发、肉、树皮或叶子等)
[recover] 恢复原有的领土、统治或事业知欲躬率三军,荡涤氛秽,廓清中畿,...
[light energy] 以可见辐射的形式转...
即琥珀。亦称江珠。《后汉书·西南夷传·哀牢》：“出铜、铁、铅、锡、金、银、光...
[bachelor] 适合结婚年龄但尚未结婚的人;特指适婚男子,单身汉
表面，外表。《西游记》第二六回：“树死了，又可医得活！他弄个光皮散儿好看，者着求...
[halation] 从显影后影像边缘漫延出来的虚影
[light bbe benign a...
(1) [aperture](2) 摄影机镜头的孔径(3) 照相机上的...
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嵌入式光纤布拉格光栅传感器在复合材料结构动应变测试中的可用性研究 嵌入式光纤布拉格光栅传感器在复合材料结构动应变测试中的可Hang-yin Ling , Kin-tak Lau , Li Cheng , Wei Jin 香港理工大学，机械工程系， 香港理工大学，机械工程系，电机工程系 摘要： 摘要： 应用嵌入式光纤布拉格光栅传感器测量了两端固支玻璃纤维复合材料梁的动应变。在 不同的振动频率下， 试验了复合材料梁利用嵌入式光纤布拉格光栅传感器和表面粘贴应变片 进行应变测量的动态响应。实验结果表明，在应变值超过 1 ?ε 时，应用嵌入式光纤布拉格 光栅传感器和电阻应变片测量的应变值与输出光电压存在不同的线性关系。当应变值低于 1 ?ε 时，利用应变片不能精确测量梁的实际应变。而光纤布拉格光栅传感器可以精确测量 高频振动下梁的应变值。 嵌入式光纤布拉格光栅传感器所得的频谱图可以求出梁的第一二阶 固有频率。随着振动频率的增加，梁离面频率振动幅值减小，通过应变片所测数据不能准确 求出梁的第二阶固有频率。 关键词： 关键词：光纤光栅传感器，微型结构，测试技术 1 引言 过去的几十年中，先进的复合材料已经广泛应用于一系列承载结构，如旋翼叶片，飞机 机身和机翼结构。 这些结构常常受到各种振动频率下的外载荷作用， 当外载频率接近结构的 固有频率时，动应力将造成结构受到疲劳破坏，甚至完全失效。因此，本世纪发展含内置传 感器， 驱动装置和微处理装置的微型复合材料结构极富挑战性。 光纤布拉格光栅应变和温度 传感器作为内置于微型复合材料结构的健康监测装置，进行应变测量（机械应变和温度应 变） ，腐蚀计算，振动参数确定已经被广泛使用［1-3］ 。嵌入式光纤布拉格光栅传感器装置 的优点是：尺寸小，抗电磁干扰，质量轻，信号相对稳定和适用于波长尺度范围的测量。劳 等［4］已经证实光纤嵌入复合材料结构对结构各主要力学参量几乎不影响。 光纤布拉格光栅技术的关键是测量光纤被拉伸时的反射信号， 而反射信号与光栅周期和 光栅芯区有效折射率有关。 当光纤布拉格光栅传感器嵌入复合材料结构中时， 结构内应变的 任何改变都将以同样的改变量传递到传感器上。 在光纤与复合材料粘接良好的情况下， 通过 测量光纤的应变值就能得到结构的应变值［5］ 。 对于静态应变测量，康等［6］设计了光纤布拉格光栅传感器系统用于实时监测有细纹 损伤的的复合材料箱体的应变。劳等［7,8］也给出了嵌入式光纤布拉格光栅传感器用于复 合材料，混凝土和复合材料加强型混凝土结构应变测量的实验研究。他们发现，与外部粘贴 应变片相比， 嵌入式光纤布拉格光栅传感器可以更精确地测量结构的应变， 尤其是在靠近裂纹尖端和结构表面区域。詹姆斯等［9］应用光纤布拉格光栅传感器研究了枪管的瞬态响应。 光纤布拉格光栅传感器使得在任何严酷的机械和电磁环境下均可以进行精确的应变测量。 本 文作者 ［10］ 还发现光纤布拉格光栅传感器技术可用于空气流的振动参数测量。 戴维斯等 ［11］ 通过表面粘贴光纤布拉格光栅传感器分析了复合材料梁的振动模态并求出了结构的固有频 率。然而，很少有人利用嵌入式光纤布拉格光栅传感器进行结构动应变的测量。 本文旨在通过利用嵌入式光纤布拉格光栅传感器对两端固支复合材料梁在不同振动频 率外载作用下动应变的测量， 来研究嵌入式光纤布拉格光栅传感器的可用性。 本文讨论了应 用光纤布拉格光栅传感器进行动应变测量的原理， 给出了光纤布拉格光栅传感器输出与表面 粘贴应变片输出的对比分析结果。 应用光纤布拉格光栅传感器进行动应变测试的原理 1.1 应用光纤布拉格光栅传感器进行动应变测试的原理 光纤布拉格光栅传感器的原理是在光纤受到拉伸时测量其反射信号的变化， 这种变化主 ［8］ 根据布拉格定律， 。 反射的布拉格波长 λ B 要受传感器芯区折射率 nb 和光栅周期 Λ 的影响 可表示为：λ B =2 nb Λ（1）忽略温度对传感器的影响，反射布拉格波长的改变量 ?λ B 与光栅应变的变化量 ?ε g 的关系 可表示为：?λ B =K ?ε g（2）式中 K 为理论应变系数。在静态应变测量中，常数 K 可以通过一般拉伸实验测得。光纤布拉 格光栅应变测试系统结构示意如图 1。从宽谱光源(SLED)发出的光经过耦合器，耦合器作用 相当于 Y 型通道， 引导光线进入光纤传感器并将反射的的光信号送进光调谐滤波器 （OTF） 。 光探测仪和分析仪分别用来实时探测反射光的输出量和将最后的信号转换为电压量。图 1：光纤布拉格光栅应变测试系统由于光探测仪输出量即光电压变化量（ ?V photo ）与波长变化量（ ?λ B ）之间的联系，光谱 变换如图 2 所示， 从图中可知光电压改变量 ?V photo 与波长变化量 ?λ B 之间的关系可表示为：图 2：光电压改变量与波长改变量的关系?V photo =C ?λ B（3）式中 C 是与系统有关的比例常数。 目前， 大部分文献将通过静态拉伸实验所测得的响应系数 K 用于推导结构的动态应变。据本文作者所知，没有文章表明响应系数 K 将应用于动态应变 测量中的可靠性。 联立方程（2）和（3）可得：?V photo =S ?ε g（4）式中 S=CK 本文中 S 是所示光纤布拉格光栅应变测量系统的一个常数，方程（4）中的变换 常数 S 只能通过应用嵌入式光纤布拉格光栅精确测量梁的应变这一动态响应实验来确定。 需要注意的是光探测仪输出量与光源功率和在光纤布拉格光栅测试装置上的能量损失如光 栅反射损失，光纤传输损失，TOF 变换损失和经过耦合器的损失等有关。另外，应用信号 分析仪来探测光电压输出量比应用光谱分析仪方便的多， 实时光电压信号可以通过信号分析 仪直接读取而无需进行复杂的数学推算。 1.2 动应变测试实验两端固定玻璃纤维复合材料梁内置光纤布拉格光栅传感器，受到不同频率的离面振动 的作用，进行动态响应测试。玻璃纤维复合材料梁由十层正交 E 型玻璃纤维和艾瑞得特 MY750 型号基底组成。一个预印有光栅的光纤在层合梁的过程中嵌入。梁的物理和力学参 数列于表 1。梁的杨氏模量和泊松比依据 ASTM D3039 测定。考虑到共振影响，用 B&K 型 压电加速度计在 10-250Hz 频率范围内测定梁的第一二阶固有频率。表 1：梁的物理和力学参数 图 3 和图 4 分别为实验用内置光纤布拉格光栅传感器和表面粘贴应变片的复合材料梁和 研究所用的装置。 梁的两端为刚性固支， 用于对梁产生不同振动频率的电驱振动器安装在距 梁左端 100mm 处梁的下端，如图 4 所示。力传导器安装在振动器与梁之间。对光纤布拉格 光栅传感器和应变片所测的光电压和应变进行同时记录。图 3：内置光纤布拉格光栅传感器和表面粘贴应变片的复合材料梁图 4：实验研究所用的装置 2 实验结果及讨论 在 10-250Hz 低频范围内，由应变片和光纤布拉格光栅传感器记录频响函数点图如图 5 所示。图 5：应变片和光纤布拉格光栅传感器记录频响函数点图 从图中可以看出， 两条曲线的的走向相似。 光纤布拉格光栅传感器记录的结果清晰地显示出 第一二阶固有频率（分别为 80Hz230Hz）波峰，而应变片记录的数据不能清晰地第二阶固 有频率的波峰。在低于 100Hz 范围内，两种装置所测应变值近似成比例。在 110Hz 处，两 条曲线相交，超过这个频率，应变片所测应变值在 2 ± 1?ε 范围内波动，直到梁的第二阶固 有频率 230Hz。与此不同的是，光纤布拉格光栅传感器在 140Hz 到 200Hz 范围内能得到稳 定的读数。另外，通过光纤布拉格光栅传感器可以观察到梁在两个固有频率处的对称响应， 而应变片所测结果观察不到此现象。 基于两种应变测试结果的频谱分析，可以看到在频率低于 100Hz 的第一区域，两种装置所测应变值成比例且具有可比性。当频率在 110Hz 到 200Hz 之间时，应变片只能得到波 动的应变值，当频率达到 210Hz 时，应变值和光电压开始增加。根据这些现象，分别在三 个不同区域比较是合理的。频率小于 100Hz 时，两种测试方法所得应变值与光电压的关系 如图 6a，由图可知光电压与应变值是线性关系，方程式中的转换系数 S 的值为 0.5898。当 应变片所测应变小于 3?ε 时，由应变片所测应变与光电压的线性关系不再成立。图 6b 和图 6c 分别为应变片所测应变与光电压在第二区域的散点图，在这两图中，由于应变片不能反 映真实应变，光电压与线应变之间的线性关系不再成立。图 6a：频率小于 100Hz 时，两种测试方法所得应变值与光电压的关系图 6b：频率介于 110Hz 到 200Hz 时，两种测试方法所得应变值与光电压的关系点图图 6c：频率介于 210Hz 到 250Hz 时，两种测试方法所得应变值与光电压的关系点图 将光纤布拉格光栅传感器和应变片所测结果代入方程（4）计算出应变值，结果对比如 图 7 所示。图 7：光纤布拉格光栅传感器和应变片所测结果数据对比 从图中可看出当最大垂直位移即非平面振动幅值低于 δ SG = 0.0011 时，应变片输出应变值 为 0。根据实际应变测量结果，这种限制对应梁表面 1?ε ，当应变小于 1?ε 时，应变片不适用。由于应用应变片和光纤布拉格光栅传感器进行应变测量的延迟，在待测值小于 δ SG 和δ FBG 时，将出现零应变现象，这些零应变区域称为盲区。明显地应变片的盲区长度 δ SG 远大于光纤布拉格光栅传感器 δ FBG 。 另外， 从图中可知， 光纤布拉格光栅传感器在频率 200Hz 到 250Hz 时所测数据与图中所示拟合线吻合很好。签于此，应用嵌入式光纤布拉格光栅传 感器在高频工作环境下可以进行更可靠和更精确的动应变测量。 3 结论 对两端固支复合材料梁采用了嵌入式光纤布拉格光栅传感器和表面粘贴应变片进行了 动应变测试。 嵌入式光纤布拉格光栅传感器可以精确测量梁的第一二阶， 甚至更高阶固有频 率，从光谱图中可以看到两个明显的波峰，而应变片所测结果则不能清晰看出第二个波峰。 动态响应实验表明应用光纤布拉格光栅传感器进行高频动应变测试是可靠的。 应变片测试存 在很大的盲区， 而光纤布拉格光栅传感器得盲区很小。 本文重点介绍了嵌入式光纤布拉格光 栅传感器在复合材料结构动应变测试中的应用。 事实上， 前人在应用嵌入式光纤布拉格光栅 传感器测定结构固有频率和阻尼响应方面已经做了大量工作， 而较少关注其在动应变监测中 的应用。尽管动应变可以对结构状态和结构的力学行为提供重要的信息。在实际案例中，疲 劳破坏是结构失效的主要起因，而不仅仅是因为外载频率接近结构的固有频率所引起的失 稳。实时动应变监测可以提供结构在应力方面的数据，以对结构疲劳寿命进行阶段性评估， 使得结构具有良好的安全性能。 致谢： 致谢： 本项目受到香港理工大学基金资助。(PolyU 5192/05E)and(A-PF34)
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发表日期： 11:55:01
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