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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書(shū)系統(tǒng)地闡述了長(zhǎng)周期光纖光柵（LPG）傳感器及其級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)（LPGP）的傳感特性及應(yīng)用研究，共分11章。第1章介紹了LPG在通信和傳感領(lǐng)域的應(yīng)用以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀；第2章采用耦合模理論對(duì)LPG及LPGP進(jìn)行分析；第3章對(duì)LPG的主要參數(shù)進(jìn)行頻譜分析和仿真；第4章對(duì)LPG的基本傳感特性進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究；第5章研究設(shè)計(jì)LPG解調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)板結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)；第6章應(yīng)用LPG實(shí)現(xiàn)基于小波包能量譜分析的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別；第7章研究了LPG在土木工程結(jié)構(gòu)中耐久性健康監(jiān)測(cè)的應(yīng)用；第8章對(duì)LPGP的溫度、應(yīng)變、彎曲和折射率傳感特性進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究；第9章研究了溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)量技術(shù)；第10章用LPGP來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波的檢測(cè)，獲得相應(yīng)的超聲場(chǎng)的參數(shù)；第11章提出了對(duì)LPGP減敏保護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)姆庋b設(shè)計(jì)。本書(shū)是一本有關(guān)智能監(jiān)測(cè)與控制方面的專(zhuān)著，反映了作者近年來(lái)在這一領(lǐng)域的主要研究成果。本書(shū)內(nèi)容新穎，理論聯(lián)系實(shí)際，適合大專(zhuān)院校及科研院所光纖光柵、智能監(jiān)測(cè)與控制領(lǐng)域的高年級(jí)本科生、研究生閱讀，也可供相關(guān)領(lǐng)域的教師、科研人員及工程技術(shù)人員作參考。

作者簡(jiǎn)介

　　胡興柳（1974-），女，工學(xué)博士，金陵科技學(xué)院智能科學(xué)與控制工程學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師。江蘇省“青藍(lán)工程”學(xué)術(shù)帶頭人，安徽省信息化專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì)委員。2004年4月南京航空航天大學(xué)電力電子與電力傳動(dòng)專(zhuān)業(yè)碩士畢業(yè)，2012年3月南京航空航天大學(xué)智能監(jiān)測(cè)與控制專(zhuān)業(yè)博士畢業(yè)，2014年-2015年國(guó)家公派新加坡南洋理工大學(xué)訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者。主要研究方向?yàn)楣饫w傳感技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)等。先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金、省自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目、省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目、橫向協(xié)作等項(xiàng)目10余項(xiàng)。在國(guó)內(nèi)外重要期刊及國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，其中，SCI與EI檢索13篇。授權(quán)的國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利5項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利1項(xiàng)。王彥（1975-），女，工學(xué)博士，安徽工業(yè)大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師。2008年南京航空航天大學(xué)智能監(jiān)測(cè)與控制專(zhuān)業(yè)博士畢業(yè)，國(guó)家公派美國(guó)密蘇里科技大學(xué)訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者。主要研究方向?yàn)楣饫w傳感技術(shù)、儀器儀表技術(shù)等。先后主持和參加了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、安徽省自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目、安徽省自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、安徽省杰出青年人才基金以及橫向項(xiàng)目多項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊及國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表論文20余篇，其中，被SCI、EI收錄10余篇。獲國(guó)家專(zhuān)利多項(xiàng)。楊忠（1968-），男，工學(xué)博士，博士后，金陵科技學(xué)院智能科學(xué)與控制工程學(xué)院院長(zhǎng)、教授、研究生導(dǎo)師。江蘇省重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科“控制科學(xué)與工程”學(xué)科帶頭人，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)智能自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員，全國(guó)機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員。獲南京航空航天大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位，東南大學(xué)自動(dòng)控制學(xué)科博士后出站。主要研究方向?yàn)橹悄芸刂评碚撆c應(yīng)用、光伏發(fā)電智能控制、人工智能等。承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、教育部產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人項(xiàng)目等20余項(xiàng)科研教研項(xiàng)目。發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，其中，SCI收錄9篇、EI收錄15篇，出版專(zhuān)著2本、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1部；獲得授權(quán)55項(xiàng)專(zhuān)利。獲中國(guó)人民解放軍科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；獲中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；獲省部級(jí)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)5項(xiàng)；獲江蘇省高等教育教學(xué)成果二等獎(jiǎng)等。

圖書(shū)目錄

第 1章緒論\t1
1．1 引言\t1
1．2 LPG的理論研究現(xiàn)狀\t2
1．3 LPG的制備技術(shù)\t3
1．4 LPG的應(yīng)用概況\t6
1．4．1 LPG在通信領(lǐng)域的應(yīng)用\t7
1．4．2 LPG在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用\t8
1．5 LPG的發(fā)展趨勢(shì)\t9
1．6 本書(shū)的研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)\t10
參考文獻(xiàn)\t12
第 2章 LPG及LPGP的理論分析\t17
2．1 光纖光柵的結(jié)構(gòu)\t17
2．2 耦合模理論\t19
2．3 LPG模式耦合\t20
2．3．1 纖芯基模有效折射率及其場(chǎng)分布\t20
2．3．2 包層模有效折射率及其場(chǎng)分布\t21
2．3．3 耦合特性分析\t25
2．3．4 LPG的模式耦合方程\t26
2．4 LPGP模式耦合\t27
2．5 本章小結(jié)\t30
參考文獻(xiàn)\t30
第3章 LPG及LPGP譜特性的仿真和研究\t32
3．1 表征LPG的譜特性的參數(shù)\t32
3．2 LPG對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的敏感特性分析\t35
3．2．1 光柵參數(shù)對(duì)頻譜的影響\t35
3．2．2 光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)頻譜的影響\t40
3．3 LPGP對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的敏感特性\t45
3．4 本章小結(jié)\t49
參考文獻(xiàn)\t49
第4章 LPG的傳感機(jī)理\t50
4．1 LPG的溫度傳感\(zhòng)t50
4．1．1 諧振波長(zhǎng)的溫度特性理論分析\t50
4．1．2 損耗峰幅值的溫度特性\t52
4．1．3 溫度特性實(shí)驗(yàn)研究\t53
4．2 LPG的軸向應(yīng)變傳感\(zhòng)t54
4．2．1 軸向應(yīng)變理論分析\t54
4．2．2 軸向應(yīng)變實(shí)驗(yàn)研究\t55
4．3 LPG的彎曲傳感\(zhòng)t57
4．3．1 彎曲特性理論分析\t57
4．3．2 彎曲特性實(shí)驗(yàn)研究\t59
4．4 LPG的折射率傳感\(zhòng)t60
4．4．1 折射率特性理論分析\t60
4．4．2 折射率特性實(shí)驗(yàn)研究\t62
4．5 LPG的橫向負(fù)載傳感\(zhòng)t64
4．5．1 橫向負(fù)載特性理論分析\t64
4．5．2 橫向負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)研究\t65
4．6 LPG的溫度補(bǔ)償技術(shù)\t66
4．6．1 溫度補(bǔ)償方法\t66
4．6．2 溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)\t67
4．6．3 其他溫度補(bǔ)償方法\t69
4．7 本章小結(jié)\t70
參考文獻(xiàn)\t71
第5章 LPG振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)\t72
5．1 薄板振動(dòng)的微分方程\t73
5．2 LPG振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)傳感器\t76
5．2．1 動(dòng)態(tài)信號(hào)監(jiān)測(cè)原理\t76
5．2．2 LPG動(dòng)態(tài)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)\t77
5．2．3 LPG動(dòng)態(tài)信號(hào)的解調(diào)方案\t80
5．2．4 系統(tǒng)最優(yōu)工作點(diǎn)的確定\t84
5．3 薄板結(jié)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)的采集\t85
5．4 分布式振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)\t89
5．5 具有自動(dòng)跟隨功能的振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)\t91
5．6 本章小結(jié)\t93
參考文獻(xiàn)\t94
第6章基于小波包能量譜分析的LPG結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別\t95
6．1 板結(jié)構(gòu)ANSYS分析\t95
6．2 小波包理論分析\t98
6．2．1 小波分析\t99
6．2．2 小波包分析\t100
6．3 信號(hào)的能量特征指標(biāo)提取\t102
6．3．1 小波基的選取\t102
6．3．2 小波分解階數(shù)和小波包分解尺度的選取\t103
6．3．3 特征指標(biāo)的提取\t103
6．4 板結(jié)構(gòu)的小波包能量譜分析\t104
6．4．1 同一位置不同程度的損傷\t104
6．4．2 不同位置相同程度的損傷\t107
6．5 本章小結(jié)\t109
參考文獻(xiàn)\t110
第7章 LPG土木工程結(jié)構(gòu)耐久性健康監(jiān)測(cè)\t111
7．1 混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕\t111
7．1．1 鋼筋銹蝕機(jī)理\t112
7．1．2 鋼筋銹蝕過(guò)程\t114
7．2 混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)方法\t115
7．3 實(shí)驗(yàn)方法確定\t116
7．3．1 鋼筋銹蝕方法的確定\t116
7．3．2 混凝土中鋼筋銹蝕率的測(cè)量\t117
7．4 基于LPG折射率特性的鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)\t117
7．4．1 傳感器設(shè)計(jì)\t117
7．4．2 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境實(shí)驗(yàn)\t119
7．4．3 雙光柵測(cè)量\t121
7．4．4 實(shí)驗(yàn)討論\t122
7．5 基于LPG微彎特性的鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)\t123
7．5．1 傳感器設(shè)計(jì)及封裝\t123
7．5．2 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境實(shí)驗(yàn)\t125
7．5．3 混凝土埋入實(shí)驗(yàn)\t126
7．5．4 實(shí)驗(yàn)討論\t129
7．6 本章小結(jié)\t130
參考文獻(xiàn)\t131
第8章 LPGP傳感特性的研究\t133
8．1 LPGP溫度傳感特性\t133
8．1．1 LPGP溫度特性的理論分析\t133
8．1．2 LPGP溫度特性的實(shí)驗(yàn)及分析\t136
8．2 軸向應(yīng)變傳感特性\t139
8．2．1 LPGP軸向應(yīng)變特性的理論分析\t139
8．2．2 軸向應(yīng)變特性實(shí)驗(yàn)\t141
8．3 彎曲傳感特性\t144
8．3．1 LPGP彎曲傳感特性的理論分析\t144
8．3．2 彎曲傳感特性實(shí)驗(yàn)\t145
8．4 折射率傳感特性\t148
8．4．1 LPGP折射傳感特性的理論分析\t148
8．4．2 LPGP折射傳感特性的仿真研究\t149
8．4．3 折射率傳感特性實(shí)驗(yàn)\t152
8．5 本章小結(jié)\t156
參考文獻(xiàn)\t156
第9章基于支持向量回歸機(jī)的單LPGP應(yīng)變和溫度同時(shí)測(cè)量技術(shù)的研究\t158
9．1 支持向量回歸機(jī)理論基礎(chǔ)\t158
9．2 溫度與應(yīng)變的同時(shí)測(cè)量\t163
9．2．1 交叉敏感問(wèn)題的解決方案\t163
9．2．2 不同諧振峰應(yīng)變與溫度的測(cè)量\t164
9．3 矩陣分析方法\t166
9．4 基于SVR的溫度與應(yīng)變預(yù)測(cè)模型的建立\t168
9．4．1 支持向量回歸機(jī)的表述\t168
9．4．2 -SVR相關(guān)模型參數(shù)選取\t172
9．4．3 基于SVR的溫度和應(yīng)變的預(yù)測(cè)\t174
9．4．4 SVR和標(biāo)準(zhǔn)矩陣法對(duì)應(yīng)變和溫度預(yù)測(cè)的比較\t174
9．5 本章小結(jié)\t175
參考文獻(xiàn)\t176
第 10章 LPGP對(duì)超聲波檢測(cè)研究的初探\t178
10．1 超聲波簡(jiǎn)介\t178
10．2 光纖光柵檢測(cè)超聲波的研究\t179
10．3 超聲波作用于LPGP的原理\t180
10．4 超聲波基本特性的LPGP實(shí)驗(yàn)研究\t183
10．4．1 超聲波靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成\t183
10．4．2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析\t183
10．5 本章小結(jié)\t186
參考文獻(xiàn)\t187
第 11章 LPGP的封裝及在樂(lè)果溶液降解過(guò)程中的應(yīng)用\t188
11．1 光纖光柵的封裝類(lèi)型\t188
11．1．1 保護(hù)性封裝\t188
11．1．2 敏化性封裝\t190
11．2 LPGP的封裝\t191
11．2．1 LPGP溫度補(bǔ)償?shù)姆庋b原理\t191
11．2．2 LPGP溫度補(bǔ)償?shù)姆庋b設(shè)計(jì)\t193
11．2．3 封裝的LPGP溫度特性實(shí)驗(yàn)\t195
11．3 基于LPGP的樂(lè)果溶液污水降解的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)\t195
11．3．1 樂(lè)果溶液污水降解技術(shù)\t195
11．3．2 超聲強(qiáng)化電絮凝技術(shù)降解樂(lè)果溶液污水原理\t197
11．3．3 超聲強(qiáng)化電絮凝技術(shù)降解樂(lè)果溶液實(shí)驗(yàn)\t199
11．4 本章小結(jié)\t203
參考文獻(xiàn)\t203