編輯推薦:長周期光纖光柵是一種周期在數(shù)百微米的光纖光柵，具有插入損耗低、無后向反射、制作簡單以及成本低、靈敏度高、尺寸小、重量輕、耐腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點，在光纖傳感和光纖通信領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，成為近年來的研究熱點。長周期光纖光柵是智能結(jié)構(gòu)中的一種十分重要的傳感器，易于和基體結(jié)構(gòu)集成，可以實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、折射率、應(yīng)變、溫度、損傷等結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)。目前對長周期光纖光柵的研究主要還停留在理論與實驗的探索階段，實用化程度不高。因此，利用長周期光纖光柵傳感技術(shù)實現(xiàn)智能結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究具有十分重要的意義。
目前市場上沒有專門針對長周期光纖光柵尤其是級聯(lián)長周期光纖光柵的理論和應(yīng)用書籍，本書填補(bǔ)了其在光纖光柵類圖書領(lǐng)域的一個空白。

內(nèi)容簡介:本書系統(tǒng)地闡述了長周期光纖光柵（LPG）傳感器及其級聯(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)用以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；第2章采用耦合模理論對LPG及LPGP進(jìn)行分析；第3章對LPG的主要參數(shù)進(jìn)行頻譜分析和仿真；第4章對LPG的基本傳感特性進(jìn)行了理論分析和實驗研究；第5章研究設(shè)計LPG解調(diào)系統(tǒng)，實現(xiàn)對板結(jié)構(gòu)振動信號的監(jiān)測；第6章應(yīng)用LPG實現(xiàn)基于小波包能量譜分析的結(jié)構(gòu)損傷識別；第7章研究了LPG在土木工程結(jié)構(gòu)中耐久性健康監(jiān)測的應(yīng)用；第8章對LPGP的溫度、應(yīng)變、彎曲和折射率傳感特性進(jìn)行了理論和實驗研究；第9章研究了溫度和應(yīng)變的同時測量技術(shù)；第10章用LPGP來實現(xiàn)對超聲波的檢測，獲得相應(yīng)的超聲場的參數(shù)；第11章提出了對LPGP減敏保護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)姆庋b設(shè)計。本書是一本有關(guān)智能監(jiān)測與控制方面的專著，反映了作者近年來在這一領(lǐng)域的主要研究成果。
本書內(nèi)容新穎，理論聯(lián)系實際，適合大專院校及科研院所光纖光柵、智能監(jiān)測與控制領(lǐng)域的高年級本科生、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，安徽省信息化專家咨詢委員會委員。2004年4月南京航空航天大學(xué)電力電子與電力傳動專業(yè)碩士畢業(yè)，2012年3月南京航空航天大學(xué)智能監(jiān)測與控制專業(yè)博士畢業(yè)，2014年-2015年國家公派新加坡南洋理工大學(xué)訪問學(xué)者。主要研究方向為光纖傳感技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計等。先后主持國家自然科學(xué)基金、省自然科學(xué)研究重點項目、省自然科學(xué)基金面上項目、省教育廳自然科學(xué)研究項目、橫向協(xié)作等項目10余項。在國內(nèi)外重要期刊及國際學(xué)術(shù)會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，其中，SCI與EI檢索13篇。授權(quán)的國家發(fā)明專利5項，實用新型專利1項。
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)測與控制專業(yè)博士畢業(yè)，國家公派美國密蘇里科技大學(xué)訪問學(xué)者。主要研究方向為光纖傳感技術(shù)、儀器儀表技術(shù)等。先后主持和參加了國家自然科學(xué)基金項目、安徽省自然科學(xué)研究重點項目、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目多項，在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊及國際學(xué)術(shù)會議上發(fā)表論文20余篇，其中，被SCI、EI收錄10余篇。獲國家專利多項。
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、教授、研究生導(dǎo)師。江蘇省重點建設(shè)學(xué)科“控制科學(xué)與工程”學(xué)科帶頭人，中國自動化學(xué)會智能自動化專業(yè)委員會委員，全國機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員。獲南京航空航天大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位，東南大學(xué)自動控制學(xué)科博士后出站。主要研究方向為智能控制理論與應(yīng)用、光伏發(fā)電智能控制、人工智能等。承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項目、教育部產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人項目等20余項科研教研項目。發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，其中，SCI收錄9篇、EI收錄15篇，出版專著2本、國家標(biāo)準(zhǔn)1部；獲得授權(quán)55項專利。獲中國人民解放軍科技進(jìn)步二等獎1項；獲中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎1項；獲省部級科技進(jìn)步三等獎5項；獲江蘇省高等教育教學(xué)成果二等獎等。

目錄:第 1章 緒 論 1
1．1 引言 1
1．2 LPG的理論研究現(xiàn)狀 2
1．3 LPG的制備技術(shù) 3
1．4 LPG的應(yīng)用概況 6
1．4．1 LPG在通信領(lǐng)域的應(yīng)用 7
1．4．2 LPG在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用 8
1．5 LPG的發(fā)展趨勢 9
1．6 本書的研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu) 10
參考文獻(xiàn) 12
第 2章 LPG及LPGP的理論分析 17
2．1 光纖光柵的結(jié)構(gòu) 17
2．2 耦合模理論 19
2．3 LPG模式耦合 20
2．3．1 纖芯基模有效折射率及其場分布 20
2．3．2 包層模有效折射率及其場分布 21
2．3．3 耦合特性分析 25
2．3．4 LPG的模式耦合方程 26
2．4 LPGP模式耦合 27
2．5 本章小結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 30
第3章 LPG及LPGP譜特性的仿真和研究 32
3．1 表征LPG的譜特性的參數(shù) 32
3．2 LPG對結(jié)構(gòu)參數(shù)的敏感特性分析 35
3．2．1 光柵參數(shù)對頻譜的影響 35
3．2．2 光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)對頻譜的影響 40
3．3 LPGP對結(jié)構(gòu)參數(shù)的敏感特性 45
3．4 本章小結(jié) 49
參考文獻(xiàn) 49
第4章 LPG的傳感機(jī)理 50
4．1 LPG的溫度傳感 50
4．1．1 諧振波長的溫度特性理論分析 50
4．1．2 損耗峰幅值的溫度特性 52
4．1．3 溫度特性實驗研究 53
4．2 LPG的軸向應(yīng)變傳感 54
4．2．1 軸向應(yīng)變理論分析 54
4．2．2 軸向應(yīng)變實驗研究 55
4．3 LPG的彎曲傳感 57
4．3．1 彎曲特性理論分析 57
4．3．2 彎曲特性實驗研究 59
4．4 LPG的折射率傳感 60
4．4．1 折射率特性理論分析 60
4．4．2 折射率特性實驗研究 62
4．5 LPG的橫向負(fù)載傳感 64
4．5．1 橫向負(fù)載特性理論分析 64
4．5．2 橫向負(fù)載特性實驗研究 65
4．6 LPG的溫度補(bǔ)償技術(shù) 66
4．6．1 溫度補(bǔ)償方法 66
4．6．2 溫度補(bǔ)償實驗 67
4．6．3 其他溫度補(bǔ)償方法 69
4．7 本章小結(jié) 70
參考文獻(xiàn) 71
第5章 LPG振動信號監(jiān)測 72
5．1 薄板振動的微分方程 73
5．2 LPG振動信號監(jiān)測傳感器 76
5．2．1 動態(tài)信號監(jiān)測原理 76
5．2．2 LPG動態(tài)信號監(jiān)測系統(tǒng) 77
5．2．3 LPG動態(tài)信號的解調(diào)方案 80
5．2．4 系統(tǒng)最優(yōu)工作點的確定 84
5．3 薄板結(jié)構(gòu)振動信號的采集 85
5．4 分布式振動信號采集系統(tǒng) 89
5．5 具有自動跟隨功能的振動信號監(jiān)測系統(tǒng) 91
5．6 本章小結(jié) 93
參考文獻(xiàn) 94
第6章 基于小波包能量譜分析的LPG結(jié)構(gòu)損傷識別 95
6．1 板結(jié)構(gòu)ANSYS分析 95
6．2 小波包理論分析 98
6．2．1 小波分析 99
6．2．2 小波包分析 100
6．3 信號的能量特征指標(biāo)提取 102
6．3．1 小波基的選取 102
6．3．2 小波分解階數(shù)和小波包分解尺度的選取 103
6．3．3 特征指標(biāo)的提取 103
6．4 板結(jié)構(gòu)的小波包能量譜分析 104
6．4．1 同一位置不同程度的損傷 104
6．4．2 不同位置相同程度的損傷 107
6．5 本章小結(jié) 109
參考文獻(xiàn) 110
第7章 LPG土木工程結(jié)構(gòu)耐久性健康監(jiān)測 111
7．1 混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕 111
7．1．1 鋼筋銹蝕機(jī)理 112
7．1．2 鋼筋銹蝕過程 114
7．2 混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕監(jiān)測方法 115
7．3 實驗方法確定 116
7．3．1 鋼筋銹蝕方法的確定 116
7．3．2 混凝土中鋼筋銹蝕率的測量 117
7．4 基于LPG折射率特性的鋼筋銹蝕監(jiān)測 117
7．4．1 傳感器設(shè)計 117
7．4．2 實驗室環(huán)境實驗 119
7．4．3 雙光柵測量 121
7．4．4 實驗討論 122
7．5 基于LPG微彎特性的鋼筋銹蝕監(jiān)測 123
7．5．1 傳感器設(shè)計及封裝 123
7．5．2 實驗室環(huán)境實驗 125
7．5．3 混凝土埋入實驗 126
7．5．4 實驗討論 129
7．6 本章小結(jié) 130
參考文獻(xiàn) 131
第8章 LPGP傳感特性的研究 133
8．1 LPGP溫度傳感特性 133
8．1．1 LPGP溫度特性的理論分析 133
8．1．2 LPGP溫度特性的實驗及分析 136
8．2 軸向應(yīng)變傳感特性 139
8．2．1 LPGP軸向應(yīng)變特性的理論分析 139
8．2．2 軸向應(yīng)變特性實驗 141
8．3 彎曲傳感特性 144
8．3．1 LPGP彎曲傳感特性的理論分析 144
8．3．2 彎曲傳感特性實驗 145
8．4 折射率傳感特性 148
8．4．1 LPGP折射傳感特性的理論分析 148
8．4．2 LPGP折射傳感特性的仿真研究 149
8．4．3 折射率傳感特性實驗 152
8．5 本章小結(jié) 156
參考文獻(xiàn) 156
第9章 基于支持向量回歸機(jī)的單LPGP應(yīng)變和溫度同時測量技術(shù)的研究 158
9．1 支持向量回歸機(jī)理論基礎(chǔ) 158
9．2 溫度與應(yīng)變的同時測量 163
9．2．1 交叉敏感問題的解決方案 163
9．2．2 不同諧振峰應(yīng)變與溫度的測量 164
9．3 矩陣分析方法 166
9．4 基于SVR的溫度與應(yīng)變預(yù)測模型的建立 168
9．4．1 支持向量回歸機(jī)的表述 168
9．4．2 -SVR相關(guān)模型參數(shù)選取 172
9．4．3 基于SVR的溫度和應(yīng)變的預(yù)測 174
9．4．4 SVR和標(biāo)準(zhǔn)矩陣法對應(yīng)變和溫度預(yù)測的比較 174
9．5 本章小結(jié) 175
參考文獻(xiàn) 176
第 10章 LPGP對超聲波檢測研究的初探 178
10．1 超聲波簡介 178
10．2 光纖光柵檢測超聲波的研究 179
10．3 超聲波作用于LPGP的原理 180
10．4 超聲波基本特性的LPGP實驗研究 183
10．4．1 超聲波靜態(tài)特性實驗系統(tǒng)組成 183
10．4．2 實驗結(jié)果分析 183
10．5 本章小結(jié) 186
參考文獻(xiàn) 187
第 11章 LPGP的封裝及在樂果溶液降解過程中的應(yīng)用 188
11．1 光纖光柵的封裝類型 188
11．1．1 保護(hù)性封裝 188
11．1．2 敏化性封裝 190
11．2 LPGP的封裝 191
11．2．1 LPGP溫度補(bǔ)償?shù)姆庋b原理 191
11．2．2 LPGP溫度補(bǔ)償?shù)姆庋b設(shè)計 193
11．2．3 封裝的LPGP溫度特性實驗 195
11．3 基于LPGP的樂果溶液污水降解的在線監(jiān)測 195
11．3．1 樂果溶液污水降解技術(shù) 195
11．3．2 超聲強(qiáng)化電絮凝技術(shù)降解樂果溶液污水原理 197
11．3．3 超聲強(qiáng)化電絮凝技術(shù)降解樂果溶液實驗 199
11．4 本章小結(jié) 203
參考文獻(xiàn) 203