基于分布式光纤的蜂窝夹层结构脱粘损伤监测

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作者 徐浩 王中枢 +4 位作者 马寅魏 李建乐 李腾腾 张松 武湛君 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期414-419,共6页

航空航天蜂窝夹层结构服役环境恶劣,需要发展相应的结构健康监测技术以保证结构的安全运行。脱粘损伤因发生在内部胶层而难以监测,该文采用埋入胶层的分布式光纤传感器对蜂窝夹层结构脱粘损伤进行监测。在预埋损伤监测试验中采用高强光... 航空航天蜂窝夹层结构服役环境恶劣,需要发展相应的结构健康监测技术以保证结构的安全运行。脱粘损伤因发生在内部胶层而难以监测,该文采用埋入胶层的分布式光纤传感器对蜂窝夹层结构脱粘损伤进行监测。在预埋损伤监测试验中采用高强光纤和边界浅槽的方式提高传感器存活效率,得到脱粘损伤应变特征。采用参数化建模方式对不同损伤位置进行大量有限元模拟,加入白噪声后得到含有脱粘损伤特征的13500组数据。将模拟数据代入卷积神经网络进行训练,训练后的网络对试验损伤数据的识别准确率达到98.84%。该方法能够识别20 mm^(2)脱粘损伤,同时定位平均误差小于4 mm。 展开更多

关键词 蜂窝夹层板 结构健康监测 脱粘损伤 分布式光纤 卷积神经网络

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基于超声导波相位延迟的胶接修补结构脱粘监测

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作者 林奎旭 张佳奇 +2 位作者 杨正岩 杨雷 武湛君 《强度与环境》 CSCD 2024年第4期25-32,共8页

胶接修补是修复受损结构的主要手段之一,但修补后的结构在疲劳载荷或极端环境等因素作用下容易再次产生脱粘损伤,从而影响结构的服役安全性。因此,需要对修补结构胶接界面处的脱粘损伤进行有效识别,本文提出了一种基于超声导波相位延迟... 胶接修补是修复受损结构的主要手段之一,但修补后的结构在疲劳载荷或极端环境等因素作用下容易再次产生脱粘损伤,从而影响结构的服役安全性。因此,需要对修补结构胶接界面处的脱粘损伤进行有效识别,本文提出了一种基于超声导波相位延迟变化的监测方法,首先采用多频率融合概率加权分布损伤诊断成像算法对脱粘损伤中心位置进行综合定位,然后通过相位延迟损伤因子与路径脱粘长度之间的关系来确定各个含损伤路径的脱粘边缘点,进而勾画出边缘点的凸包络曲线用于脱粘损伤轮廓识别。通过有限元仿真分析验证了该方法对脱粘损伤中心位置和形状识别的准确性,并在复合材料补片修补铝板结构试验件上开展试验进一步证明了该方法的有效性,从而可为胶接修补结构的安全使用评估提供实用的监测手段。 展开更多

关键词 胶接修补 脱粘监测 超声导波 多频率融合 相位延迟

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光纤传感器在民用建筑结构中的应用 被引量：11

3

作者 武湛君 张博明 +1 位作者 王殿富 杜善义 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期469-474,共6页

为了降低建筑结构的维修与维护成本 ,增加结构安全可靠程度 ,对建筑结构的健康状况的在线监测与评估就显得十分重要 .光纤传感器相对于传统监测手段具有体积小、与结构相容性好、灵敏度高、具有线性响应、信带宽、抗电磁干扰能力强、抗... 为了降低建筑结构的维修与维护成本 ,增加结构安全可靠程度 ,对建筑结构的健康状况的在线监测与评估就显得十分重要 .光纤传感器相对于传统监测手段具有体积小、与结构相容性好、灵敏度高、具有线性响应、信带宽、抗电磁干扰能力强、抗衰减能力强、安装方式灵活和可进行长期在线监测等特点 ,因此用于监测民用结构的研究非常活跃 ,新的传感器不断出现 ,并且已经开始在实际施工当中尝试进行如应变、应力、裂纹、振动等对结构安全至关重要的信息的监测 .根据用途对适用于民用建筑结构的光纤传感器进行了归纳分类 ,介绍了其原理、使用方法以及在应用过程中易出现的问题与解决方法 ,对光纤传感器在民用建筑结构中应用研究的发展方向提出了指导性观点 . 展开更多

关键词 光纤传感器 民用建筑结构 应变 应力 振动 腐蚀 智能监测 在线监测

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航空航天复合材料结构健康监测技术研究进展 被引量：35

4

作者 武湛君 渠晓溪 +2 位作者 高东岳 刘科海 冯建民 《航空制造技术》 2016年第15期92-102,109,共12页

通过在线监测结构响应,实时掌握结构的健康状况,并在此基础上对可能发生的损伤和故障进行预报,以便能及时采取措施,保证复合材料结构的服役安全。综述了几种重要的结构健康监测方法的研究进展、应用场合与发展历程,包括:全局状态感知技... 通过在线监测结构响应,实时掌握结构的健康状况,并在此基础上对可能发生的损伤和故障进行预报,以便能及时采取措施,保证复合材料结构的服役安全。综述了几种重要的结构健康监测方法的研究进展、应用场合与发展历程,包括:全局状态感知技术(光纤传感监测法)、全局损伤诊断技术(波传播损伤诊断法)、局部损伤诊断方法(机电阻抗监测法、真空比较监测法、智能涂层法等),讨论了复合材料结构健康监测传感器的安装方法。结合各种技术的发展历程和优缺点展望了航空航天复合材料结构健康监测技术的发展趋势。 展开更多

关键词 航空航天结构 复合材料 结构健康监测 光纤 导波 机电阻抗 真空比较监测 智能涂层

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低温复合材料贮箱关键技术研究应用进展 被引量：8

5

作者 武湛君 陈铎 +5 位作者 李世超 崔运广 李娟子 袁玉环 王宏宇 刘新 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第11期14-23,共10页

利用聚合物基复合材料替代金属材料制造运载火箭低温推进剂贮箱可以显著提高运载火箭的运载能力,并降低发射成本。应用于贮箱的聚合物基复合材料除了满足超低温力学性能要求外,还需满足抗低温介质渗漏和液氧相容性的要求。针对聚合物基... 利用聚合物基复合材料替代金属材料制造运载火箭低温推进剂贮箱可以显著提高运载火箭的运载能力,并降低发射成本。应用于贮箱的聚合物基复合材料除了满足超低温力学性能要求外,还需满足抗低温介质渗漏和液氧相容性的要求。针对聚合物基复合材料应用于低温贮箱存在的科学问题,对耐低温聚合物和先进复合材料成型工艺等关键技术在低温复合材料贮箱制造中研究应用等方面展开综述,并对复合材料贮箱未来研究方向和发展前景进行展望。 展开更多

关键词 运载火箭 低温贮箱 聚合物 低温性能 成型工艺

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水泥水化放热规律数学模型的研究 被引量：8

6

作者 武湛君 王文玲 《低温建筑技术》 2003年第6期18-19,89,共3页

在对水泥水化放热规律系统实验研究的基础上,建立了水泥水化放热的Weibull模型并进行了工程简化。还研究了不同掺合料或外加剂对水泥水化放热模型参数的影响。

关键词 水泥 水化热 数学模型 掺合料 外加剂

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基于分布式光纤传感与U-Net网络的复合材料分层损伤定量识别方法

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作者 武湛君 董珊珊 +7 位作者 李建乐 朱明睿 张仕承 刘海涛 孙亮 李汉克 董孜劢 徐浩 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第13期20-27,共8页

结构健康监测(SHM)是确保飞行器复合材料结构安全性和完整性的重要手段。基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器可以通过测量高密度的应变分布为复合材料损伤监测提供数据支持。然而,结构应变分布特征和损伤的映射关系较为复杂,无法直接... 结构健康监测(SHM)是确保飞行器复合材料结构安全性和完整性的重要手段。基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器可以通过测量高密度的应变分布为复合材料损伤监测提供数据支持。然而,结构应变分布特征和损伤的映射关系较为复杂,无法直接根据应变分布准确判定损伤的定量信息。另外,分布式光纤传感器数据量大,通过人为分析应变数据识别损伤较为耗时且准确性偏低。为了应对这一挑战,提出了一种基于分布式光纤传感数据与U-Net神经网络的智能损伤识别方法,旨在自动精确识别复合材料中常见的分层损伤。首先,通过有限元仿真构建U-Net神经网络的训练集与验证集;随后进行含分层损伤复合材料板的悬臂加载试验,通过分布式光纤传感器采集结构应变分布数据作为测试集。损伤识别结果表明,U-Net神经网络可以对分层损伤的位置、尺寸与形状进行较为精确的定量识别。 展开更多

关键词 结构健康监测(SHM) 复合材料结构 分布式光纤传感器 深度学习 U-Net神经网络

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黑龙江呼兰河大桥的光纤光栅智能监测技术 被引量：77

8

作者 欧进萍 周智 +2 位作者 武湛君 赵雪峰 莫淑华 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期45-49,64,共6页

对光纤光栅波长变化与应变的关系进行了理论分析,并通过材料试验和等强度梁试验加以验证;研究了光纤光栅的布设工艺,并在黑龙江省呼兰河大桥预应力箱形梁的施工过程中成功地布设了12个光纤光栅应变传感器与3个温度传感器;布设的传感器... 对光纤光栅波长变化与应变的关系进行了理论分析,并通过材料试验和等强度梁试验加以验证;研究了光纤光栅的布设工艺,并在黑龙江省呼兰河大桥预应力箱形梁的施工过程中成功地布设了12个光纤光栅应变传感器与3个温度传感器;布设的传感器监测了预应力箱形梁张拉过程的钢筋应变历程,以及箱形梁静载试验的钢筋应变增量与分布;大桥建成后,利用布设的光纤光栅应变和温度传感器对呼兰河大桥进行了阶段性运营监测,监测了车辆荷载下的应变历程和大桥温度变化过程。监测结果表明埋入的光纤光栅可以方便地监测汽车的流量及其可能的疲劳损伤,为桥梁结构的健康诊断提供依据。一年多的考验表明,光纤光栅的稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康监测的要求,性能明显优于传统的电阻应变片。 展开更多

关键词 光纤光栅应变传感器 桥梁监测 应变监测 温度监测

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光纤布喇格光栅温度传感特性的研究 被引量：15

9

作者 周智 武湛君 +3 位作者 田石柱 赵雪峰 万里冰 欧进萍 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2002年第6期430-433,共4页

对光纤布拉格光栅的温度传感特性进行了理论分析,并进行了试验验证,得到了利用通信光纤写入光纤光栅的温度传感灵敏度系数。为了提高光纤光栅的温度敏感特性,研究了管式环氧树脂封装光纤光栅的温度传感特性。研究结果表明:光纤光栅对温... 对光纤布拉格光栅的温度传感特性进行了理论分析,并进行了试验验证,得到了利用通信光纤写入光纤光栅的温度传感灵敏度系数。为了提高光纤光栅的温度敏感特性,研究了管式环氧树脂封装光纤光栅的温度传感特性。研究结果表明:光纤光栅对温度非常敏感,具有很好的线性度;经过管式环氧树脂封装的光纤光栅明显地提高了温度敏感特性;用光纤光栅可以方便制作分布式温度传感器。 展开更多

关键词 光纤 布喇格 光栅 温度传感特性 光纤光栅封装 温度敏感性 管式环氧树脂

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一种封装的光纤Bragg光栅应变传感器 被引量：10

10

作者 万里冰 张博明 +3 位作者 王殿富 武湛君 赵雪峰 周智 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第5期385-387,共3页

采用不锈钢管对光纤布喇格 (Bragg)光栅进行封装 ,封装后的光纤光栅作为应变传感器 ,灵敏系数为1 .1 9pm / με ,Bragg中心反射波长与应变呈良好的线性关系。传感器能够与被测结构紧密结合 ,保证应变的有效传递 ,便于安装 ,适于实际工... 采用不锈钢管对光纤布喇格 (Bragg)光栅进行封装 ,封装后的光纤光栅作为应变传感器 ,灵敏系数为1 .1 9pm / με ,Bragg中心反射波长与应变呈良好的线性关系。传感器能够与被测结构紧密结合 ,保证应变的有效传递 ,便于安装 ,适于实际工程中的应用。 展开更多

关键词 应变传感器 光纤BRAGG光栅 封装 温度补偿 不锈钢管

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先进复合材料制造工艺成本估算模型研究现状 被引量：7

11

作者 王殿富 刘玲 +3 位作者 张博明 武湛君 张宝艳 邢丽英 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2004年第2期50-55,62,共7页

降低制造成本是复合材料推广使用的必经之路,建立成本估算模型是定量评价复合材料工艺成本的基础和降低复合材料工艺成本的重要技术手段。复合材料制造设计的核心就是针对特定产品选择最佳的材料和制造工艺,实现产品性能与成本的最佳平... 降低制造成本是复合材料推广使用的必经之路,建立成本估算模型是定量评价复合材料工艺成本的基础和降低复合材料工艺成本的重要技术手段。复合材料制造设计的核心就是针对特定产品选择最佳的材料和制造工艺,实现产品性能与成本的最佳平衡。而成本估算模型可以在工艺过程与成本之间建立定量关系,这是制造设计的关键组成部分。本文对国外先进复合材料制造成本估算模型研究的现状进行了总结和评述,给出了主要成本估算模型的类型、建模方法以及各自的特点及适用范围,提出了基于成本估算模型的工艺 性能 成本集成分析的未来研究方向。 展开更多

关键词 制造成本 成本估算模型 设计 工时成本 复合材料 幂定律模型

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光纤氢传感技术的研究现状及其应用前景 被引量：8

12

作者 杜善义 张晓晶 +2 位作者 陈吉安 武湛君 张博明 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期466-472,共7页

分析了光纤氢传感技术发展的现状和特点,比较了几种典型光纤氢传感器的结构和工作原理。指出了光纤氢传感技术是测量易爆环境下氢气浓度的有效方法,并对光纤氢传感技术的应用前景和有待解决的问题进行了讨论。

关键词 光纤传感器 氢传感器 气体检测 钯膜

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超低温处理对T700碳纤维/环氧复合材料拉—压疲劳性能的影响 被引量：7

13

作者 刘新 武湛君 +1 位作者 蔡永超 王海瑞 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期850-856,共7页

对T700碳纤维/环氧复合材料在超低温处理前后的拉—压疲劳性能进行了的研究。采用真空袋—热压罐成型工艺,制备了T700碳纤维/环氧复合材料单向板,在液氮中对试样进行超低温浸泡和超低温/室温循环处理,利用光学显微镜观测了试样在超低温... 对T700碳纤维/环氧复合材料在超低温处理前后的拉—压疲劳性能进行了的研究。采用真空袋—热压罐成型工艺,制备了T700碳纤维/环氧复合材料单向板,在液氮中对试样进行超低温浸泡和超低温/室温循环处理,利用光学显微镜观测了试样在超低温处理过程中产生的微裂纹情况,并测试了超低温处理后试样的静强度和拉—压疲劳1000次、10000次及130000次后的剩余强度。对T700碳纤维/环氧复合材料超低温损伤机理进行了分析,并讨论了超低温处理和拉—压疲劳对复合材料剩余强度的影响。结果表明,超低温处理和拉—压疲劳处理都会使试样产生微裂纹,并引起试样内的残余应力释放和试样的剩余强度降低;经历不同的超低温处理之后,试样的剩余强度达到最高值时所对应的拉—压疲劳次数不同;随着超低温处理和拉—压疲劳的作用,试样的剩余强度会经历先升高—再降低的过程。 展开更多

关键词 TT00碳纤维 环氧复合材料 超低温处理 拉-压疲劳性能 剩余强度 损伤机理

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结构健康监测用光纤布拉格光栅应变传感器研究 被引量：13

14

作者 万里冰 张博明 +2 位作者 王殿富 武湛君 赵雪峰 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期47-48,共2页

采用不绣钢管对光纤布拉格光栅（FBG）进行封装并对其进行标定,粘贴在钢衍架表面测量结构的应变,封装光纤光栅显示了良好的传感性能,与电阻应变片测量结果吻合良好。封装后的光纤布拉格光栅传感器操作容易,便于安装,为建立工程结构健康... 采用不绣钢管对光纤布拉格光栅（FBG）进行封装并对其进行标定,粘贴在钢衍架表面测量结构的应变,封装光纤光栅显示了良好的传感性能,与电阻应变片测量结果吻合良好。封装后的光纤布拉格光栅传感器操作容易,便于安装,为建立工程结构健康监测系统奠定了基础。 展开更多

关键词 结构健康监测 光纤布拉格光栅 应变 传感器

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埋光纤光栅传感器智能土木结构应变监测 被引量：6

15

作者 万里冰 武湛君 +2 位作者 张博明 莫淑华 王殿富 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2003年第4期35-38,共4页

采取与土木工程施工特点相适应的操作工艺与保护方法,将光纤Bragg光栅传感器埋入钢筋混凝土结构中,分别在实验室和实际工程施工现场对混凝土内部的应变进行了测量。实验中光纤Bragg光栅传感性能良好,能够监测混凝土内部应变状态,显示出... 采取与土木工程施工特点相适应的操作工艺与保护方法,将光纤Bragg光栅传感器埋入钢筋混凝土结构中,分别在实验室和实际工程施工现场对混凝土内部的应变进行了测量。实验中光纤Bragg光栅传感性能良好,能够监测混凝土内部应变状态,显示出成活率高、绝对值测量、寿命长等优势,为建立基于光纤传感器的结构健康监测系统奠定了基础。 展开更多

关键词 智能土木结构 应变监测 光纤光栅传感器 钢筋混凝土结构 结构健康监测系统 结构损伤

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基于Lamb波和典型相关分析的复合材料结构损伤监测 被引量：4

16

作者 白生宝 肖迎春 +2 位作者 武湛君 刘国强 黄博 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期149-154,共6页

为了监测复合材料尾翼结构在受载条件下的健康状况变化,该文提出了一种基于超声导波和典型相关分析的结构健康监测方法。首先,将代表结构健康状况的基准信号和损伤信号之间的相关系数定义为损伤指数,通过典型结构试验确定损伤指数阈值... 为了监测复合材料尾翼结构在受载条件下的健康状况变化,该文提出了一种基于超声导波和典型相关分析的结构健康监测方法。首先,将代表结构健康状况的基准信号和损伤信号之间的相关系数定义为损伤指数,通过典型结构试验确定损伤指数阈值。然后,在载荷施加的过程中以损伤指数超过该阈值的信号路径数量作为衡量结构健康状态的结构损伤指标,通过监测该指标的变化掌握结构的健康状况。在全尺寸复合材料尾翼损伤演化监测实验中,验证了该方法对于复合材料飞行器结构损伤扩展监测的有效性。研究结果表明,结构损伤指标的变化可以反应结构健康状况的变化趋势,在役结构健康监测方法可以实现对复合材料尾翼结构的实时监测。 展开更多

关键词 兰姆(Lamb)波 结构健康监测 损伤指数 全尺寸复合材料尾翼结构 典型相关系数

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应用瑞利—里滋法分析储箱内液体晃动模态 被引量：4

17

作者 潘利剑 武湛君 +2 位作者 张博明 章继峰 杜善义 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期31-34,共4页

将瑞利—里滋法进一步拓展到储箱内液体晃动的模态分析中,结合瑞利商给出储箱内带自由液面液体晃动基频的计算方程,使得瑞利—里滋计算模态的方法得到进一步的扩展,同时对液体晃动基频计算提出更为有效的计算方法.此外,应用有限元程序AD... 将瑞利—里滋法进一步拓展到储箱内液体晃动的模态分析中,结合瑞利商给出储箱内带自由液面液体晃动基频的计算方程,使得瑞利—里滋计算模态的方法得到进一步的扩展,同时对液体晃动基频计算提出更为有效的计算方法.此外,应用有限元程序ADINA,对圆柱形储箱内带自由液面的晃动频率和模态进行数值模拟.研究了液面半径和深度对液体晃动固有频率和模态的影响.模拟得出的结论与瑞利商和里滋法的计算结论基本相符,从而验证了所提出的瑞利—里滋法解析解的有效性.所给出的解析方法适合任意储箱内液体晃动的模态分析. 展开更多

关键词 储箱 自由液面 模态分析 瑞利-里滋法 ADINA

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非轴对称多元载荷条件下管道中纵向模态导波激励 被引量：5

18

作者 马书义 武湛君 +1 位作者 刘科海 王奕首 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期90-97,共8页

轴对称载荷是管道中轴对称模态导波激励的有效方法。然而,受换能器安装误差等因素的影响,激励载荷多会变为非轴对称载荷,进而使激励出的导波模态变得复杂。对非轴对称多元载荷条件下纵向模态导波的激励问题进行了深入研究。考虑两种典... 轴对称载荷是管道中轴对称模态导波激励的有效方法。然而,受换能器安装误差等因素的影响,激励载荷多会变为非轴对称载荷,进而使激励出的导波模态变得复杂。对非轴对称多元载荷条件下纵向模态导波的激励问题进行了深入研究。考虑两种典型的非轴对称载荷,采用简正模态展开技术,建立了导波激励声场与边界载荷的量化关系,进而分析了各模态导波的产生机理及载荷阵列对纵向导波激励的影响。采用有限元数值模拟验证了理论预测结果。考虑实际管道检测中出现的非轴对称载荷,提出了一种载荷补偿策略并进行了实验验证。结果表明,该方法能够有效抑制弯曲模态导波的产生,同时也有助于改善导波信号的噪声水平。 展开更多

关键词 非轴对称载荷 纵向模态 导波激励 载荷补偿

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采用光纤传感器的专家系统实时监控复合材料固化成型过程的研究 被引量：4

19

作者 李辰砂 张博明 +1 位作者 武湛君 王殿富 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第8期98-101,97,共5页

研究了专家系统在线监控复合材料固化成型过程 ,并将所研制的光纤传感器用于专家系统负责采集和传感固化体系内的参数变量的数据。实验证明这种光纤传感器用于智能监控系统是灵敏的 。

关键词 复合材料 固化成型过程 智能监控 光纤传感器 专家系统 成型工艺

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光纤传感器在复合材料固化监测中的应用 被引量：5

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作者 王殿富 万里冰 +1 位作者 张博明 武湛君 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期710-714,共5页

光纤传感器代表一种崭新的传感技术 ,适用于众多场合 .根据传感原理 ,对应用于复合材料固化监测的光纤传感器进行了概述 ,分别介绍了它们的结构、传感机理以及应用方法 。

关键词 光纤传感器 复合材料 固化监测

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