| 基于时差辨识的机翼模型光纤冲击定位方法 |
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| 引用本文： | 李彤韡,曾捷,张景川,郭晓华,熊稚莉,贾鸿宇,梁大开.基于时差辨识的机翼模型光纤冲击定位方法[J].光电子．激光,2017(12):1337-1343. |
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| 作者姓名： | 李彤韡 曾捷 张景川 郭晓华 熊稚莉 贾鸿宇 梁大开 |
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| 作者单位： | 南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室,江苏 南京 210016,南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室,江苏 南京 210016,中国 空间技术研究院 北京卫星环境 工程研究所,北京 100094,航空机电系统综合航空科技重点实验室,江苏 南京 211106,南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室,江苏 南京 210016,南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室,江苏 南京 210016,南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室,江苏 南京 210016 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金-联合基金项目(U1537102)、CAST-BISEE基金、航空科学基金(20152852036)、江苏省产学研联合创新基金(BY2014003-01)、 机械结构力学及控制国家重点实验室开放基金(MCMS-0516K01)、中央高校基本科研业务费专项基金(NS2016004)和江苏高校优势学科建设工程基金资助项目 (1.南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室,江苏 南京 210016； 2.中国 空间技术研究院北京卫星环境工程研究所,北京 100094； 3.航空机电系统综合航空科技重点实验室,江苏 南京 211106) |
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| 摘 要： | 针对机翼结构低速冲击载荷定位需求,提出了 一种基于时差辨识的冲击载荷定位方法。首先采 用Teager能量算子处理冲击响应信号,以提升响应信号时间分辨能力；在此基础上,给出了 基于时差二分原理的冲击区 域定位方法以及基于时差曲线拟合的冲击坐标计算方法。构建基于机翼模型的分布式光 纤监测系统,分别实现针 对冲击载荷的区域定位与精确坐标预测。试验结果表明:在长为120 cm的大展弦比机翼模型上随机选取5个测试点进 行低速冲击定位识别,实现了所有冲击测试点的区域辨识,正确率高达100%；坐标定位的平 均误差为8.4cm。本文方法 仅利用5个光纤布拉格光栅(FBG)传感器和低采样率FBG信号采集系统能够有效地实 现冲击载荷位置辨识,具有监测网络简洁、辨识快速和实用性强等特点。
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| 关 键 词： | 机翼 冲击定位 时差法 光纤布拉格光栅( FBG)传感器 Teager能量算子 |
| 收稿时间： | 2016/7/14 0:00:00 |
Impact localization algorithm on wing model using optical fiber sensors based o n time-difference identification |
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| LI Tong-wei,ZENG Jie,ZHANG Jing-chuan,GUO Xiao-hu,XION G Zhi-li,JIA Hong-yu and LIANG Da-kai.Impact localization algorithm on wing model using optical fiber sensors based o n time-difference identification[J].Journal of Optoelectronics·laser,2017(12):1337-1343. |
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| Authors: | LI Tong-wei ZENG Jie ZHANG Jing-chuan GUO Xiao-hu XION G Zhi-li JIA Hong-yu and LIANG Da-kai |
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| Affiliation: | State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures,Nanj ing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China,State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures,Nanj ing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China,Beijing Institute of Spacecraft Environm ent Engineering,China Aerospace Science and Technology Corporation,Beijing 100194,China,Comprehensive Avi ation Science and Technology Key Laboratory of Aviation Mechanical and Electrica l System,Nanjing 211106,China,State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures,Nanj ing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China,State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures,Nanj ing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China and State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures,Nanj ing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China |
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| Abstract: | Aiming at low speed impact load positioning,an impac t localization algorithm based on time-difference identification is presented.Firstly,Teager energy operator is used to process th e response signal for improving time resolution capability.Then, the impact area location method based on dichotomy of time-difference and impac t coordinate calculation method based on time-difference curve fitting are suggested.Finally,by building an impact moni toring system of wing model based on distributed optical fiber,regional identif ication and accurate coordinates prediction of impact loa d are realized respectively.The results show that for 5random impact points on the 120cm-long high aspect ratio wings model,all area s of impact points can be identified correctly, and the average error of coordinates identification is 8.4cm.The method can ef fectively realize the impact load location identification by using 5fiber Bragg grating (FBG) sensors and a low sampling r ate FBG signal acquisition system,and it has merits,such as simple monitoring network,fast identification capability and high parcticability. |
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| Keywords: | wing impact localization time-difference method fiber Bragg grating (FBG) se nsor Teager energy operator |
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