基于混沌遗传算法的布拉格光栅非均匀应变分布重构研究

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光栅布拉格光栅及其传感特性研究

光栅布拉格光栅及其传感特性研究2一光纤光栅概述21.1 光纤光栅的耦合模理论21.2 光纤光栅的类型31.2.1 均匀周期光纤布拉格光栅31.2.2 线性啁啾光纤光栅31.2.3 切趾光纤光栅31.2.4 闪耀光纤光栅41.2.5 相移光纤光栅41.2.6 超结构光纤光栅41.2.7 长周期光纤光栅4二光纤布拉格光栅传感器52.1 光纤布拉格光栅应力传感器52.2 光纤布拉格光栅温度传感器62.3 光纤布拉格光栅压力传感器62.4 基于双折射效应的光纤布拉格光栅传感器7三光纤光栅传感器的敏化与封装103.1 光纤光栅传感器的温度敏化103.2 光纤光栅传感器的应力敏化103.2 光纤光栅传感器的交叉敏感及其解决方法10四光纤光栅传感网络与复用技术104.1 光纤光栅传感网络常用的波分复用技术114.1.1 基于波长扫描法的波分复用技术124.1.2 基于波长分离法的波分复用技术134.1.3 基于衍射光栅和CCD阵列的复用技术134.1.4 基于码分多址(CDMA)和密集波分复用(DWDM)技术144.2光纤光栅传感网络常用的空分复用技术144.3光纤光栅传感网络常用的时分复用技术164.4 光纤光栅传感网络的副载波频分复用技术184.4.1 光纤光栅传感副载波频分复用技术184.4.2 FBG传感网络的光频域反射复用技术184.5 光纤光栅传感网络的相干复用技术184.6 混合复用FBG传感网络184.6.1 WDM/TDM混合FBG网络184.6.2 SDM/WDM混合FBG网络184.6.3 SDM/TDM混合FBG网络184.6.4 SDM/WDM/TDM混和FBG网络184.6.5 光频域反射复用/波分复用混合FBG传感网络18五光栅光栅传感信号的解调方法18六激光传感器18光栅布拉格光栅及其传感特性研究一光纤光栅概述1.1 光纤光栅的耦合模理论光纤光栅的形成基于光纤的光敏性，不同的曝光条件下、不同类型的光纤可产生多种不同的折射率分布的光纤光栅。

基于光纤布拉格光栅的孔边疲劳裂纹监测研究

第53卷第5期2022年5月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.53No.5May 2022基于光纤布拉格光栅的孔边疲劳裂纹监测研究王田天1,2，王钦民1，阳劲松1，李先钧2，张小振2(1.湖南大学机械与运载工程学院，湖南长沙，410082；2.中南大学交通运输工程学院，湖南长沙，410083)摘要：光纤布拉格光栅(FBG)传感器被广泛应用于轨道车辆、机械装备等结构裂纹损伤监测，通过传统有限元方法获取结构裂纹损伤与光纤信号的作用机理需要大量的计算时间和计算成本，同时，基于单一特征值的裂纹定量监测模型往往难以应用于轨道车辆复杂的铝合金板状结构，为此，结合扩展有限元和支持向量回归方法提出一种新的孔边裂纹监测方法，以光纤布拉格光栅传感器为媒介，通过扩展有限元法模拟含孔结构在循环加载条件下的裂纹扩展过程，利用传输矩阵法重构FBG 反射谱，揭示裂纹扩展时应变变化与FBG 反射谱的作用机理，提取中心波长、展宽、波峰数、反射谱面积、损伤谱与健康谱的重合面积、分形维数、相关系数共7个损伤特征值，利用支持向量回归方法建立损伤特征值与裂纹长度之间的诊断模型，实现对裂纹长度的实时监测，并开展裂纹长度仿真分析与疲劳裂纹扩展试验。

研究结果表明：融合多传感器的仿真分析裂纹长度预测平均相对误差绝对值为6.67%，试验监测裂纹长度平均相对误差绝对值为3.67%，验证了本方法的准确性与有效性。

关键词：光纤布拉格光栅；扩展有限元；支持向量回归；损伤特征值；疲劳裂纹监测中图分类号：TH878文献标志码：A文章编号：1672-7207（2022）05-1614-12Research on hole-edge crack quantification based on fiberBragg gratingWANG Tiantian 1,2,WANG Qinmin 1,YANG Jinsong 1,LI Xianjun 2,ZHANG Xiaozhen 2(1.College of Mechanical and Vehicle Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China;2.School of Traffic &Transportation Engineering,Central South University,Changsha 410083,China)Abstract:Fiber Bragg grating(FBG)sensors are widely used in structural crack damage monitoring of rail vehicles and mechanical equipment.Obtaining the mechanism of structural crack damage and optical fiber signals through traditional finite element methods requires a lot of calculation time and cost,and it is based on a single收稿日期：2021−09−03；修回日期：2021−11−02基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51805548)；湖南省自然科学基金资助项目(2020JJ576)(Project(51805548)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2020JJ576)supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province)通信作者：阳劲松，博士，讲师，从事结构健康监测研究；E-mail ：**************.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2022.05.007引用格式：王田天,王钦民,阳劲松,等.基于光纤布拉格光栅的孔边疲劳裂纹监测研究[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(5):1614−1625.Citation:WANG Tiantian,WANG Qinmin,YANG Jinsong,et al.Research on hole-edge crack quantification based on fiberBragg grating[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2022,53(5):1614−1625.第5期王田天，等：基于光纤布拉格光栅的孔边疲劳裂纹监测研究feature.Quantitative crack monitoring models based on the value are often difficult to apply in the complex structure of rail vehicles.In order to solve these problems,a new hole edge crack monitoring method was proposed by combining the extended finite element and support vector regression methods.The fiber Bragg grating sensor was used as the medium to simulate the crack propagation process of the hole-containing structure under cyclic loading by the extended finite element method.The FBG reflection spectrum was reconstructed by the transfer matrix method to reveal the mechanism of the strain change and the FBG reflection spectrum during crack propagation,and a variety of damage features of the reflection spectrum that could be used to characterize the crack length were extracted.The support vector regression method was used to construct the detection model between the damage features and crack length.The extended finite element(XFEM)simulation and fatigue crack propagation test were carried out.The research results show that the mean abosolute percentage error of crack length prediction in the simulation analysis of the fusion multi-sensor is6.67%,and the mean abosolute percentage error of the test monitoring crack length is3.67%,which verifies the accuracy and effectiveness of this method.Key words:fiber Bragg grating(FBG);extended finite element;support vector regression;damage characteristics values;fatigue crack detection轨道车辆、机械装备等含有大量的带孔结构，在循环载荷的作用下容易产生裂纹损伤，任由裂纹扩展将导致结构功能失效，出现严重的安全性事故，因此，开展孔边裂纹实时监测研究对提升机械装备运行的可靠性与安全性具有重要意义。

传感器毕业论文题目

传感器毕业论文题目人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。

而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。

为适应这种情况，就需要传感器。

因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

下面是学术堂为大家整理的传感器毕业论文题目，欢迎大家阅读。

传感器毕业论文题目一：1、基于物联网的农业生产监控系统设计2、高秆作物自对行作业控制方法研究3、智能化排种器性能检测试验台研制4、基于农业物联网的智能温室系统架构与实现5、精密排种器性能监测装置研究--基于超材料光电传感器6、基于电容信号的排种监测系统研究7、基于摩擦阻力法的粮食水分检测仪研制8、面向精细农业的无线传感器网络关键技术研究9、基于二维激光传感器无人直升机作业边界探测10、水稻浸种催芽箱温度传感器优化配置--基于遗传算法11、基于计时库仑技术的可再生型三磷酸腺苷适配体电化学传感器的研究12、一种汽车碰撞试验用低阻尼宽频响加速度传感器13、有线无源PDC-SiCN陶瓷基温度传感器的设计与制备14、无线传感器网络中基于事件触发的分布式滤波15、综合传动油液金属磨粒在线监测传感器研究16、考虑互感影响的开关磁阻电机无位置传感器控制技术17、基于小波变换的磁悬浮轴承冗余位移传感器故障诊断方法18、胺菊酯分子印迹电化学传感器的制备及性能19、NaOH蚀刻玻碳电极的大肠杆菌DNA电化学生物传感器的构建及检测20、传感器节点自主供电的环境混合能量收集系统设计21、高精度硅压阻式气压传感器系统设计22、基于光纤法布里--珀罗干涉仪的温度传感器23、基于石墨烯修饰碳电极的铜离子印迹电化学传感器的制备与应用24、最优距离与细胞分簇的无线传感器路由算法25、一种新型光纤加速度传感器的研究26、润滑油金属磨粒传感器设计及试验研究27、自校正型CMOS数字温度传感器28、5MN光纤布拉格光栅力值传感器29、磁致伸缩压力传感器设计及其输出特性30、光纤超声传感器及应用研究进展31、保偏微纳光纤倏逝场传感器32、特高频传感器等效高度的频域参考测量方法33、基于MOFs材料的化学传感器的研究进展34、谷物在线水分传感器的研究35、基于声传感器阵列的连续泄漏定位方法研究36、新型双通道可选择性SPR光纤传感器的研究传感器毕业论文题目二：、基于柔性铰链结构的高灵敏度低频光纤光栅加速度传感器37、基于柔性铰链结构的高灵敏度低频光纤光栅加速度传感器反应蛋白免疫传感器的研制38、基于Au纳米颗粒/还原氧化石墨烯C-反应蛋白免疫传感器的研制、静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器的制备及其在重金属检测中的应用进展 39、静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器的制备及其在重金属检测中的应用进展、湖北省传感器产业发展现状与转型升级路径研究40、湖北省传感器产业发展现状与转型升级路径研究、基于激光测距技术的液位监测传感器校准装置41、基于激光测距技术的液位监测传感器校准装置、一种加载短路针的小型化气体绝缘组合电器内置特高频传感器42、一种加载短路针的小型化气体绝缘组合电器内置特高频传感器、图像传感器的自适应降噪研究43、图像传感器的自适应降噪研究、电涡流传感器探头线圈的参数化设计与制造44、电涡流传感器探头线圈的参数化设计与制造、基于洛伦兹力机理的电磁超声周向导波传感器研制45、基于洛伦兹力机理的电磁超声周向导波传感器研制的低功耗无线传感器网络改进协议46、基于ZigBee的低功耗无线传感器网络改进协议、热磁对流氧浓度传感器感应机理的实验47、热磁对流氧浓度传感器感应机理的实验、新型分子印迹荧光传感器的构建与应用48、新型分子印迹荧光传感器的构建与应用、多监控任务移动传感器网络高效数据路由协议49、多监控任务移动传感器网络高效数据路由协议、变控制线的燃气轮机传感器故障诊断方法50、变控制线的燃气轮机传感器故障诊断方法、基于构型优化的高阶模态微质量传感器灵敏度提升方法51、基于构型优化的高阶模态微质量传感器灵敏度提升方法、无线传感器网络中能量高效的自适应分簇算法52、无线传感器网络中能量高效的自适应分簇算法、新型可集成的湿度传感器设计与分析53、新型可集成的湿度传感器设计与分析全景视觉传感器54、适用于管道内形貌检测的3D全景视觉传感器、对射式螺旋形光纤液位传感器的设计与实现55、对射式螺旋形光纤液位传感器的设计与实现、移动机器人的超声波传感器发散角标定及应用56、移动机器人的超声波传感器发散角标定及应用、单排差动结构的新型纳米时栅位移传感器57、单排差动结构的新型纳米时栅位移传感器的水分仪称重传感器非线性补偿研究58、基于PSO-LSSVM的水分仪称重传感器非线性补偿研究、波长和强度同时响应的锥形多模光纤温度传感器59、波长和强度同时响应的锥形多模光纤温度传感器、无线传感器网络中移动式覆盖控制研究综述60、无线传感器网络中移动式覆盖控制研究综述、激光传感器在喷雾靶标检测中的研究应用61、激光传感器在喷雾靶标检测中的研究应用、一种带混合联盟的无线传感器网络任务分配策略62、一种带混合联盟的无线传感器网络任务分配策略仿真器的无线传感器网络实验研究63、基于cooja仿真器的无线传感器网络实验研究、可穿戴式柔性电子应变传感器64、可穿戴式柔性电子应变传感器电化学生物传感器中的应用 65、MoS_2中空纳米球的制备及在超灵敏microRNA电化学生物传感器中的应用、比率式荧光纳米氧传感器66、比率式荧光纳米氧传感器、新型视频喉镜图像传感器结构设计67、新型视频喉镜图像传感器结构设计、永磁同步电机系统的无速度传感器研究68、永磁同步电机系统的无速度传感器研究、基于金属有机框架化合物的气体传感器研究进展69、基于金属有机框架化合物的气体传感器研究进展、石墨烯三维微电极生物传感器研究70、石墨烯三维微电极生物传感器研究、立式扭矩传感器磁场与输出电压分析71、立式扭矩传感器磁场与输出电压分析、基于氧化锌修饰的碳纳米管传感器的可燃气体检测平台开发72、基于氧化锌修饰的碳纳米管传感器的可燃气体检测平台开发传感器毕业论文题目三：、电动车用永磁无刷电机无位置传感器控制研究73、电动车用永磁无刷电机无位置传感器控制研究无位置传感器控制74、基于滑模观测器的PMSM无位置传感器控制、基于无位置传感器的永磁同步电机硬件在环仿真研究75、基于无位置传感器的永磁同步电机硬件在环仿真研究、无线传感器网络中的充电调度算法76、无线传感器网络中的充电调度算法、无线视觉传感器网络的节点设计77、无线视觉传感器网络的节点设计、光纤光栅压力传感器的研究进展与趋势78、光纤光栅压力传感器的研究进展与趋势、基于模糊粒子群算法的有向传感器网络路径覆盖策略79、基于模糊粒子群算法的有向传感器网络路径覆盖策略、钾肥生产原卤井无线传感器网络监测系统80、钾肥生产原卤井无线传感器网络监测系统技术的低功耗无线锚杆应力传感器设计81、基于LoRa技术的低功耗无线锚杆应力传感器设计温度传感器的高温性能优化与设计82、LC温度传感器的高温性能优化与设计、基于贵金属纳米材料的无酶葡萄糖传感器研究进展83、基于贵金属纳米材料的无酶葡萄糖传感器研究进展、火箭贮箱结构健康监测传感器系统设计84、火箭贮箱结构健康监测传感器系统设计、双圈同轴光纤束传感器三维空间输出特性研究85、双圈同轴光纤束传感器三维空间输出特性研究、基于状态观测器的单相整流系统传感器故障诊断与容错控制方法86、基于状态观测器的单相整流系统传感器故障诊断与容错控制方法、无线传感器网络分布式数据采集功率控制研究87、无线传感器网络分布式数据采集功率控制研究的新型聚合物石英压电传感器振动性能分析88、基于ANSYS的新型聚合物石英压电传感器振动性能分析、阻抗型无线无源声表面波传感器的研究89、阻抗型无线无源声表面波传感器的研究、一种组合结构光纤光栅压力传感器90、一种组合结构光纤光栅压力传感器时钟同步校准的方法 91、一种无线传感器网络中汇聚节点的本地时钟和传感器节点的RTC时钟同步校准的方法、无线传感器网络分簇算法综述92、无线传感器网络分簇算法综述、基于非均匀成簇的无线传感器网络多跳路由算法93、基于非均匀成簇的无线传感器网络多跳路由算法共振的等离子体共振传感器94、基于Fano共振的等离子体共振传感器、基于传感器阵列的恶臭气体检测95、基于传感器阵列的恶臭气体检测、矿井无线传感器网络不同信道传输特性试验研究96、矿井无线传感器网络不同信道传输特性试验研究、基于寡核苷酸链的汞离子荧光生物传感器97、基于寡核苷酸链的汞离子荧光生物传感器应变传感器的隧道安全实时监测算法研究98、基于FBG应变传感器的隧道安全实时监测算法研究、输变电设备智能传感器测试仪的研究与设计99、输变电设备智能传感器测试仪的研究与设计、有向传感器网络的覆盖增强算法100、有向传感器网络的覆盖增强算法、航向测量系统中三轴磁传感器标定的等效两步法101、航向测量系统中三轴磁传感器标定的等效两步法、基于平面电感角位置传感器的双同步参考系锁相环102、基于平面电感角位置传感器的双同步参考系锁相环、基于阻抗匹配的电子标签式香蕉气体传感器103、基于阻抗匹配的电子标签式香蕉气体传感器频段的农田信息采集无线传感器网络设计104、基于780MHz频段的农田信息采集无线传感器网络设计生物传感器在临床医学检测应用中的研究进展105、LSPR生物传感器在临床医学检测应用中的研究进展、无线温湿度传感器自动校准系统的设计106、无线温湿度传感器自动校准系统的设计、爆炸冲击条件下的加速度传感器结构分析107、爆炸冲击条件下的加速度传感器结构分析、航姿系统矢量传感器非对准误差及其校正108、航姿系统矢量传感器非对准误差及其校正传感器毕业论文题目四：、同时测量温度和折射率的光纤传感器109、同时测量温度和折射率的光纤传感器、基于硅基双微环谐振腔的高灵敏度电流传感器110、基于硅基双微环谐振腔的高灵敏度电流传感器、基于角度补偿的手机多传感器数据融合测距算法111、基于角度补偿的手机多传感器数据融合测距算法、光纤端面集成金属光子结构传感器112、光纤端面集成金属光子结构传感器、基于空间矢量调制的感应电机无速度传感器模型预测磁链控制113、基于空间矢量调制的感应电机无速度传感器模型预测磁链控制、基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制114、基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制、实现线性测量的光学电压传感器设计115、实现线性测量的光学电压传感器设计、传感器移动云计算研究116、传感器移动云计算研究、用于山核桃陈化时间检测的电子鼻传感器阵列优化117、用于山核桃陈化时间检测的电子鼻传感器阵列优化、分辨率实时可调的无线图像传感器节点设计与试验118、分辨率实时可调的无线图像传感器节点设计与试验温度传感器的特性119、SiCSBD与MOSFET温度传感器的特性、体育场馆中的无线地下传感器网络研究120、体育场馆中的无线地下传感器网络研究、基于多传感器融合的运动目标跟踪算法121、基于多传感器融合的运动目标跟踪算法、频率域感应式磁传感器灵敏度研究122、频率域感应式磁传感器灵敏度研究、可穿戴传感器进展、挑战和发展趋势123、可穿戴传感器进展、挑战和发展趋势、农业传感器技术研究进展与性能分析124、农业传感器技术研究进展与性能分析、地铁列车振动环境响应的无线传感器网络快速评定125、地铁列车振动环境响应的无线传感器网络快速评定、振动环境下压力传感器失效机理分析126、振动环境下压力传感器失效机理分析、考虑饱和效应的永磁同步电机全程无位置传感器控制127、考虑饱和效应的永磁同步电机全程无位置传感器控制、激光传感器的机器人运动控制研究128、激光传感器的机器人运动控制研究、环境温度变化对光纤传感器测量精度影响分析129、环境温度变化对光纤传感器测量精度影响分析、纳米基电分析生物传感器在食品兽药残留检测中的研究与应用进展 130、纳米基电分析生物传感器在食品兽药残留检测中的研究与应用进展、一种机械故障诊断多传感器数据融合特征提取的方法131、一种机械故障诊断多传感器数据融合特征提取的方法、热式气体质量流量传感器的工作原理132、热式气体质量流量传感器的工作原理的力矩传感器自动化测试系统设计133、基于LabVIEW的力矩传感器自动化测试系统设计、基于屋顶二值红外传感器网络的人体定位和行为识别系统设计134、基于屋顶二值红外传感器网络的人体定位和行为识别系统设计、多普勒辅助水下传感器网络时间同步机制研究135、多普勒辅助水下传感器网络时间同步机制研究、变压器局放检测光纤超声传感器优化设计与分析136、变压器局放检测光纤超声传感器优化设计与分析、无线传感器网络中带延时的一致性时间同步137、无线传感器网络中带延时的一致性时间同步、多传感器室内环境监测系统138、多传感器室内环境监测系统、柔性仿生触觉传感器系统集成设计139、柔性仿生触觉传感器系统集成设计、三轴磁传感器误差分析与校准140、三轴磁传感器误差分析与校准研究141、基于模糊控制的无电压传感器光伏系统MPPT研究、微纳光纤高温压力传感器142、微纳光纤高温压力传感器的煤矿井下无线传感器节点设计143、基于ZigBee的煤矿井下无线传感器节点设计、振弦式应变传感器温度修正试验144、振弦式应变传感器温度修正试验传感器毕业论文题目五：、一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法145、一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法、基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器146、基于平面线圈线阵的直线时栅位移传感器、基于测量基准变换的增量直线式时栅传感器研究147、基于测量基准变换的增量直线式时栅传感器研究、无源伺服反馈多输出低频振动传感器148、无源伺服反馈多输出低频振动传感器、基于信誉系统及数据噪声点检测技术的无线传感器网络节点安全模型 149、基于信誉系统及数据噪声点检测技术的无线传感器网络节点安全模型、无线传感器网络节点行为度量方案150、无线传感器网络节点行为度量方案的无刷直流电机无传感器控制151、基于STM32的无刷直流电机无传感器控制、一种有向传感器网络强栅栏覆盖算法152、一种有向传感器网络强栅栏覆盖算法、滑动式光纤布拉格光栅位移传感器153、滑动式光纤布拉格光栅位移传感器波传感器测量液体流速矢量的方法154、薄膜谐振Lamb波传感器测量液体流速矢量的方法、应急情况下最少转发节点的传感器网络组播路由树算法155、应急情况下最少转发节点的传感器网络组播路由树算法、基于平面线圈的高分辨力时栅角位移传感器156、基于平面线圈的高分辨力时栅角位移传感器传感器动态模型参数识别157、基于HFLANN的MSMA传感器动态模型参数识别、一种基于遗传算法与蚁群算法混合算法的无线传感器网络定位算法158、一种基于遗传算法与蚁群算法混合算法的无线传感器网络定位算法、一种基于表面等离激元的纳米温度传感器159、一种基于表面等离激元的纳米温度传感器环温度及环境折射率双参量光纤传感器研究 160、基于保偏光纤和LPFG的Sagnac环温度及环境折射率双参量光纤传感器研究、基于对称铰链的中低频光纤加速度传感器及其优化设计161、基于对称铰链的中低频光纤加速度传感器及其优化设计、光纤光栅激光传感器与其研究进展162、光纤光栅激光传感器与其研究进展、一种基于结构优化的光纤束压力传感器163、一种基于结构优化的光纤束压力传感器、时栅位移传感器远程数据采集系统研究164、时栅位移传感器远程数据采集系统研究、满堂支架无线监测力传感器研制及系统设计165、满堂支架无线监测力传感器研制及系统设计、无线传感器网络应用综述166、无线传感器网络应用综述、感知受限的移动传感器节点扫描覆盖优化算法167、感知受限的移动传感器节点扫描覆盖优化算法、基于无线传感器网络的智能温度监控系统设计168、基于无线传感器网络的智能温度监控系统设计的有向传感器网络覆盖增强策略及仿真169、基于PSO的有向传感器网络覆盖增强策略及仿真、纳米材料比色分析传感器在食品检测中的应用进展170、纳米材料比色分析传感器在食品检测中的应用进展的发展前景171、尤政院士谈中国制造与传感器/MEMS的发展前景、探析基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法优化172、探析基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法优化、基于无线传感器网络的室内定位技术研究173、基于无线传感器网络的室内定位技术研究、基于金属负载型碳纳米管的适体电化学传感器的制备及应用174、基于金属负载型碳纳米管的适体电化学传感器的制备及应用电化学生物传感器的构建及应用175、金薄膜电极表面修饰纳米ZrO_2的DNA电化学生物传感器的构建及应用、精细农业无线传感器网络终端节点定位研究176、精细农业无线传感器网络终端节点定位研究、无线传感器网络时间同步算法研究177、无线传感器网络时间同步算法研究银纳米棒复合材料和丝网印刷三电极体系的电化学生物传感器的研究 178、基于二硫化钼/银纳米棒复合材料和丝网印刷三电极体系的电化学生物传感器的研究、铜碳复合纳米纤维的制备及其在对苯二酚生物传感器中的研究179、铜碳复合纳米纤维的制备及其在对苯二酚生物传感器中的研究、基于复合介电材料的印刷柔性压力传感器研究180、基于复合介电材料的印刷柔性压力传感器研究181、基于无线传感器网络的服装实体销售系统的研究与设计。

2013年度高等学校博士学科点专项科研基金资助课题名单(新教师类)

序号 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
课题编号 20134301120003 20134402120007 20134407120001 20136101120017 20136501120001 20130002120014 20130032120035 20130041120009 20130072120058 20130074120020 20130092120021 20130092120039 20130101120174 20130101120175 20130143120005 20130191120015 20130201120031
2013年度高等学校博士学科点专项科研基金资助课题名单（新教师类）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 课题编号 20130001120008 20130003120008 20130006120011 20130009120016 20130031120001 20130031120004 20130032120072 20130032120073 20130032120077 20130071120025 20130071120026 20130072120008 20130074120021 20130076120001 20130076120002 20130076120007 20130076120008 20130092120030 20130121120042 20130132120022 20130141120035 课题名称 Gopakumar-Vafa不变量与节点多项式球面中极小子流形的谱及相关问题研究几类非线性模型的分岔及稳定性复杂系统的信息交互及其在脑电波中的应用 B细胞表位相关若干数学问题研究丛代数典范基与箭图表示关于参数依赖于解的轨道的带双边反射的随机偏微分方程的Malliavin分析素变数的二次型与Linnik方差法 Sigma_k Yamabe方程解的多重性微分几何中的若干分析问题微分动力系统测度的Lyapunov指数、维数探索非线性双曲系统的控制与优化图的圈划分问题的研究 Hochschild 上同调的 Gerstenhaber 李代数结构的计算与应用 Rapoport-Zink空间的连通分支和不可约分支变额年金定价、对冲及其统计分析保险精算和行为金融中的风险控制问题研究具有切换有向通信拓扑的高阶多自主体系统一致性控制及应用 Teichmüller测地流:代数几何在动力系统中的应用带脉冲噪声图像复原问题的数值算法及应用研究导出等价及其应用申请学校北京大学北京师范大学北京科技大学北京交通大学南开大学南开大学天津大学天津大学天津大学复旦大学复旦大学同济大学华东理工大学华东师范大学华东师范大学华东师范大学华东师范大学东南大学厦门大学中国海洋大学武汉大学申请人郭帅彦文娇储继迅林艾静高建召丁明杨雪刘志新郑有泉王志张田学廷尚培培朱焱周国栋陈苗芬钱林义毕俊娜温广辉于飞曾雪迎陈一萍学科组名称数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学数学课题类型新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类新教师类资助额度（万元） 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

面向海洋应用的光纤光栅温度传感器在国内外的研究进展

面向海洋应用的光纤光栅温度传感器在国内外的研究进展1引言传统测温的电学传感器主要有热电偶式、金属电阻式和半导体热敏电阻式等。

热电偶式复制性和稳定性较好，通过采用薄膜式结构可使其热惯性较小，但灵敏度较低。

金属电阻式具有较好的灵敏度、稳定性和复制性，曾是当时海洋探测领域使用比较广泛的传感器。

但因金属电阻值较低，检测系统的导线阻值变化就不能忽略，如铂测温电阻，1Ω的导线电阻将会产生－2.5℃的测量误差，必须采取相关措施进行补偿以抵消此误差。

由于海洋中特殊的水团环境，如不同水层存在温度梯度等因素，若使用投弃式探测器进行海水剖面温度测量时，这就要求传感器的时间常数足够小。

但研究证明，铂电阻测温传感器的响应时间是十几秒，时间常数不理想，同样不是进行海洋测温的理想选择。

半导体热敏电阻式的灵敏度很高，热惯性也较小，但其稳定性和复制性较差。

热敏电阻的响应时间虽然可以达到毫秒级别，但是研究证明其在测试过程中通过的电流很难控制并且经常会很大，同样也会带来测量误差。

综上所述，传统海洋温度传感器大都采用铂电阻或热敏电阻，优点是稳定性、可靠性较好，精度也较高，虽然技术成熟度很高，但仍有一些问题需要解决: 如恶劣的海洋环境对电学传感器的耐压、耐腐蚀性及防水要求很高，水下传输信号易受干扰等，同时其也存在研发投入成本高、寿命短、复用组网难等问题，光纤布拉格光栅(FBG)传感器则可以使这些问题迎刃而解，其在海洋监测中也表现出极大的优势，如本征绝缘、成本低廉、易组网、原位实时测量、湿端无电且无功耗，国内外也已开展关于此领域的大量研究工作。

2光纤光栅温度传感原理光纤Bragg光栅是一种将周期性微扰作用于光纤纤芯，使其折射率发生轴向周期性调制而形成的光纤无源器件，其本质上一种具有波长选择能力的窄带反射器，结构如图1所示。

利用光纤光栅对于温度和应变敏感的这两种效应，可以检测多种物理量。

由于裸光纤光栅直径只有125μm，在恶劣的海洋环境中容易受到损伤，只有对其进行保护性的封装设计，才能保证光纤光栅具有更稳定的性能，进而延长其使用寿命。

基于混沌理论检测微弱信号研究综述

（下转第47页）基于混沌理论检测微弱信号研究综述广东理工学院曾丽萍传统信号检测方法的最低检测信噪比有限，而Duffing 振子由于具有对微弱周期信号敏感而对白噪声免疫的特性，在极低信噪比微弱信号的检测中得到了广泛的应用。

本文对基于Dufﬁng 振子检测微弱信号在三个方面的研究进展进行了概述，即改进或提出混沌检测模型、混沌检测方法的实际应用、混沌检测方法与其他方法的结合。

本文还指出今后混沌微弱信号检测的发展方向。

1 引言微弱信号检测技术是指应用各种电子学、数学物理等检测方法检测出淹没在强噪声环境中有用的微弱信号，广泛应用于医学、通信、生命科学、电磁学等领域。

目前，传统的微弱信号检测方法主要分为以下几种：电子学检测方法、相关检测方法、高阶统计量法、自适应噪声抵消法等。

传统微弱信号检测方法大多是基于噪声抑制的角度，即通过分析噪声的规律以及信号的特点，利用噪声和信号的不同提取出微弱待测信号，所能检测的最低信噪比有限。

在微弱信号检测领域，基于混沌理论检测微弱信号的方法在近几年引起了广泛关注。

与传统的弱信号检测方法不同，混沌振子不直接抑制噪声，而是直接针对微弱的目标信号进行提取，并且基于模型的混沌运动特性直接求解出期望信号的频率、幅值和相位信息，有利于提取复杂干扰环境下的微弱周期信号。

2 混沌振子检测原理基于混沌系统检测微弱信号主要采用Dufﬁng振子，其数学模型为：其中k 是阻尼比；是非线性恢复力；是内置驱动信号。

当内置驱动信号幅值γ从零逐渐增加时，系统将历经同宿轨道、倍周期分叉、混沌、周期等运动状态。

使系统处于混沌状态，当γ增加到某一临界值γd 时，γ的微小增量都将使系统迅速进入大尺度周期状态，γd 即为系统从混沌状态到周期状态的相变临界幅值，也称为系统固有分叉值。

Dufﬁng 系统具有对微弱周期信号敏感而对高斯白噪声免疫的特性，基于这一特性可以利用Dufﬁng 振子检测微弱周期信号。

3 混沌检测方法研究概况混沌检测方法是基于混沌系统对微弱周期信号敏感而对白噪声免疫的特性，即微弱周期信号会使系统状态发生改变，而白噪声不会使系统发生相变。

第四章混沌时间序列分析及相空间重构

Lyapunov Exponents
f
• Quantifies separation in time between trajectories, assuming rate of growth (or decay) is exponential in time, as: n
1 i lim ln( eig J(p)) n n p 0
估计吸引子维数的算法，需要大量的数据点作为输入，当这些点的输入被选择为最大化的包含吸引子信息情况下，输入数据点的数量可以减少。（由Holzfuss和Mayer—kress 1986年提出）重构相空间所需要解决的关键问题，就是确定重构维数m。在重构相空间维数未知的情况下，可用以下方法获得：令 nr 为重构空间的维数。首先把nr （或m）设置为1，计算重构吸引子的维数Dcap，然后增加 nr （或m）的大小，并重复计算重构吸引子的维数 Dcap,直到Dcap不再改变为止（如曹书p103），最后的Dcap是正确的相关维数，产生正确的Dcap的最小 nr (m) 即重构空间的最小维数m.
Time delay embedding
Differs from traditional experimental measurements
Provides detailed information about degrees of freedom beyond the scalar measured Rests on probabilistic assumptions - though not guaranteed to be valid for any particular system Reconstructed dynamics are seen through an unknown “smooth transformation” Therefore allows precise questions only about invariants under “smooth transformations” It can still be used for forecasting a time series and “characterizing essential features of the dynamics that produced it”

FBG光纤光栅的应变和温度传感特性研究与实验验证

光纤光栅的应力和温度传感特性研究 (1)一光纤光栅传感器理论基础 (1)1 光纤光栅应力测量 (1)2 光纤光栅温度测量 (2)3 光纤光栅压力测量 (3)二光纤光栅传感器增敏与封装 (4)1 光纤光栅的应力增敏 (4)2 光纤光栅的温度增敏 (5)3 光纤光栅的温度减敏 (5)4 嵌入式敏化与封装 (6)5 粘敷式敏化与封装 (7)三光纤光栅传感器交叉敏感问题及其解决方法 (9)1 参考光纤光栅法 (10)2 双光栅矩阵运算法 (10)3 FBG与LPFG混合法 (11)4 不同包层直径熔接法 (12)5 啁啾光栅法 (12)光纤光栅的应力和温度传感特性研究一光纤光栅传感器理论基础1 光纤光栅应力测量由耦合模理论可知，光纤布拉格光栅(FBG)的中心反射波长为：2B eff n λ=Λ (1)式中：eff n 为导模的有效折射率，Λ为光栅的固有周期。

当波长满足布拉格条件式(1)时，入射光将被光纤光栅反射回去。

由公式(1)可知，光纤光栅的中心反射波长B λ随eff n 和Λ的改变而改变。

FBG 对于应力和温度都是很敏感的，应力通过弹光效应和光纤光栅周期Λ的变化来影响B λ，温度则是通过热光效应和热胀效应来影响B λ。

当光纤光栅仅受应力作用时，光纤光栅的折射率和周期发生变化，引起中心反射波长B λ移动，因此有：eff BB effn n λλ∆∆∆Λ=+Λ (2) 式中：eff n ∆为折射率的变化，∆Λ为光栅周期的变化。

光栅产生应力时的折射率变化：()21211112effeff e effn n P P P n μμεε∆=---=-⎡⎤⎣⎦ (3) 式中： ()21211112e eff P n P P μμ=--⎡⎤⎣⎦ (4) ε是轴向应力，μ是纤芯材料的泊松比，11P 、12P 是弹光系数，e P 是有效弹光系数。

假设光纤光栅是绝对均匀的，也就是说，光栅的周期相对变化率和光栅段的物理长度的相对变化率是一致的。

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Since the prospect of application of fiber Bragg grating sensor is broad in the structure health monitoring system, and both of evolution computing and machine leaning are front science in the field of artificial intelligence and pattern recognition, the research of nonuniform strain profile reconstruction in Bragg grating based on chaos genetic algorithm and support vector regression is highly worth in theory and engineering practice. This dissertation firstly introduces coupled-mode theory to analyses the principle of strain sensor of Bragg grating, then focuses on the Runge–Kutta integrating method and transfer matrix method for reflected spectrum calculation. After discussing the advantage and disadvantage of genetic algorithm, an improved one is proposed with real code and fitness ranking scheme. For accelerating the convergence of genetic algorithm and avoiding getting into local best solution, the elements of chaos optimize algorithm and carrier mode are studied for creating chaos operator, which is embedded into the improved genetic algorithm to form chaos genetic algorithm. Whereafter, to validate the availability of local searching of chaos operator, four indexes are defined to weigh the reconstruction precision in both chaos genetic algorithm and improved genetic algorithm, when the strain profile is linear 、 polynomial 、 high-order and discontinuouse. Finally, Discusses detailedly the influence of generation、 bandwidth of reflected spectrum and sample margin, especially the measuring noise, to the reconstruction precision of strain profile, following with the proposition of ε -support vector regression denoisng method, of which the result of simulation is satisfying. Key Words: Structure Health Monitoring, Fiber Bragg Grating, Nonuniform Distributed Strain Profile Reconstruction, Transfer Matrix, Chaos Genetic Algorithm, Support Vector Regression
南京航空航天大学硕士学位论文基于混沌遗传算法的布拉格光栅非均匀应变分布重构研究姓名：张荣祥申请学位级别：硕士专业：仪器科学与技术（智能监测与控制）指导教师：郑世杰 20080301
南京航空航天大学硕士学位论文
摘
要
光纤布拉格光栅传感技术在结构健康监测领域有着广阔的应用前景，而进化计算和机器学习是目前人工智能和模式识别领域的前沿科学，本文布拉格光栅非均匀应变分布重构的研究工作采用了混沌遗传算法和支持向量回归方法，具有重要的理论价值和工程实践意义。从耦合模理论的角度分析了光纤布拉格光栅应变传感原理，重点讨论了龙格库塔积分法和传输矩阵法的布拉格光栅反射光谱计算方法；在分析基本遗传算法优劣性能的基础上，提出了实数编码和适应度排序标定方案的改进遗传算法；为了加快遗传算法的收敛速度和避免陷入局部最优解，研究了混沌优化算法的原理和载波方式，并构建成混沌算子嵌入改进遗传算法中形成混沌遗传算法；定义了四种衡量非均匀应变分布重构精度的指标，针对非均匀应变分布形式分为线性、多项式、高次和不连续四种情况，从指标定量分析的角度研究了混沌遗传算法的优化性能，并和改进遗传算法比较，验证了混沌算子局部寻优的有效性；详细讨论了进化代数、反射光谱谱宽、采样间隔以及测量噪声对应变分布重构精度的影响，提出了 ε- 不敏感损失支持向量回归的反射光谱降噪方法，算例的仿真结果表明依据支持向量回归的反射光谱进行非均匀应变分布重构取得了令人满意的效果。
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图 4.10 适应度排序标定方案对应变分布重构精度的影响 ......... 49 图 4.11 反射光谱采样间隔对应变分布重构精度的影响 ........... 50 图 5.1 图 5.2 图 5.3 图 5.4 图 5.5 图 5.6 图 5.7 图 5.8 5％白噪声布拉格反射光谱及应变分布重构结果 .......... 52 线性可分情况下的最优分类超平面 ..................... 53 支持向量机结构示意图 ............................... 56
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承诺书
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,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、缩印或其他复制手段保存论文。 (保密的学位论文在解密后适用本承诺书)
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基于混沌遗传算法的布拉格光栅非均匀应变分布重构研究
表 4.1 表 4.2 表 4.3 表 4.4 表 4.5 表 5.1 表 5.2
混沌遗传算法的相关参数设置 ......................... 42 应变分布重构精度衡量指标定义 ....................... 43 光纤布拉格光栅物理参数 ............................. 44 四种类型的非均匀应变分布算例 ....................... 44 四种类型非均匀应变分布重构精度分析和比较 ........... 46 5％噪声和无噪声时应变分布重构精度比较 .............. 52 反射光谱支持向量回归降噪参数设置 ................... 62
本课题得到了国家自然科学基金 (10772077) 和中国航空科学基金 (2007ZD52047)的资助。
关键词：结构健康监测，光纤布拉格光栅，非均匀应变分布重构，传输矩阵，混沌遗传算法，支持向量回归
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基于混沌遗传算法的布拉格光栅非均匀应变分布重构研究
ABSTRACT
ε -不敏感损失函数 ................................... 59
反射光谱支持向量回归降噪流程图 ..................... 61 各算例反射光谱支持向量回归降噪结果 ................. 63 二次应变分布支持向量回归与混沌遗传算法重构 ......... 64 不同噪声比例下二次应变分布重构精度比较 ............. 65
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南京航空航天大学硕士学位论文
图表清单
图 1.1 图 1.2 图 1.3 图 2.1 图 2.2 图 3.1 图 3.2 图 3.3 图 3.4 图 4.1 图 4.2 图 4.3 图 4.4 图 4.5 图 4.6 图 4.7 图 4.8 图 4.9 传统优化方法的基本步骤 .............................. 5 光纤 Bragg 光栅应变测量原理 ......................... 10 基于变形多峰反射光谱的应变识别结果 ................. 11 光纤 Bragg 光栅示意图 ............................... 15 传输矩阵法的空间变换 ............................... 22 遗传算法的操作流程示意图 ........................... 24 Logistic 映射产生的混沌系统 ......................... 32 混沌算子局部搜索流程图 ............................. 35 混沌遗传算法流程图 ................................. 36 基于混沌遗传算法的非均匀应变分布重构思路 ........... 39 不同混沌比例下系统进化比较 ......................... 41 非均匀应变分布重构的系统框图描述 ................... 43 线性应变分布混沌遗传算法重构 ....................... 44 二次应变分布混沌遗传算法重构 ....................... 45 正弦应变分布混沌遗传算法重构 ....................... 45 不连续应变分布混沌遗传算法重构 ..................... 45 遗传进化代数对应变分布重构精度的影响 ............... 47 反射光谱谱宽对应变分布重构精度的影响 ............... 48