基于分形理论的分布式光纤冲击监测技术研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:laoxuejiu
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在航空航天领域中,由于低能量冲击对航空航天结构造成的损伤呈现较强的隐蔽性,这些损伤随着时间的积累,会引起结构的衰退,严重影响了航空航天器服役期间的安全性和可靠性,因此及时准确判别低能量冲击位置非常重要。光纤传感器具有质量轻、柔韧性好、抗电磁干扰、灵敏度高、便于分布式组网等优点,非常适合在日渐复杂的飞行器服役环境下应用。因此,本文针对典型航空航天板结构,研究基于分形理论的分布式光纤冲击监测技术。主要工作包括以下几个方面:  首先,提出了一种基于分形理论自适应控制的冲击响应时域信号降噪方法,研究了噪声滤除效果与模糊控制参数之间的关系。在此基础上,采用分形理论的短时分形维数以修正模糊控制参数,实现对冲击响应信号的自适应降噪。  其次,以四边固支铝合金板结构为研究对象,针对实时性和便捷性需求,提出了一种全频段信号幅值能量和反函数求解的冲击判位方法。选取光纤光栅冲击响应信号全频段幅值能量作为特征量,实现对冲击载荷位置的快速辨识。  再次,针对低采样率光纤光栅传感模式,提出了一种基于关联维数计算与三圆取交原理的低能量冲击位置辨识法。引入关联维数作为冲击响应信号的特征参量,利用三圆取交法并结合参考权重,实现对四边固支铝合金板结构冲击载荷位置辨识。  最后,针对碳纤维复合材料层合板结构冲击载荷监测需求,构建了基于分布式光纤光栅传感网络冲击监测系统,提出了一种基于多重分形去趋势波动分析技术的冲击载荷定位方法。该方法利用多重分形去趋势波动分析技术计算冲击响应信号的多重分形谱,从多重分形谱上提取极值点为特征参数,研究了多重分形谱极值点与冲击点和传感器之间距离的分布规律,基于此分布规律,对冲击载荷位置进行了辨识。
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