题目：基于光纤光栅传感系统的大型结构件变形检测方法研究

近年来光纤光栅传感技术的应用日趋成熟，应用范围也越来越广，光纤光栅以其体积小质量轻、抗电磁干扰、易于组网等独特的优点，在航天器等大型结构体健康监测方面中得到了广泛的应用；但随着航天器服役条件越来越复杂，对结构监测的内容不再仅限于温度、应变、应力的测量，也对结构体的变形提出了要求。本文以某卫星大型结构体变形监测为背景，对光纤光栅传感基本理论和梁受力变形时应变与变形的关系等进行了理论研究与工程实践研究，主要研究工作如下：

1.对光纤光栅温度测量、应变测量、交叉敏感问题进行了理论研究，提出了光栅应变测量的温度补偿解决方法。利用波分复用技术与空分复用技术，采取可调谐F-P腔解调法，搭建了一套大型光纤光栅传感网络系统，该系统能接16路光信号最多能搭载640个光纤光栅传感器并对这些传感器进行解调，满足大型结构体准分布式测量要求。

2.对结构体受力变形进行了理论分析，推导了从测量得到的应变解调为变形的过程，以此为基础利用三次样条插值算法、数值积分算法等开发了一套基于Matlab的变形解调算法。

3.进行了常温下游标卡尺和光纤测量系统对比测量实验，验证光纤传感系统的变形测量能力，并且利用游标卡尺的测量结果校正了光纤测量系统，校正之后系统的变形检测精度为0.18mm。

4.进行了卫星结构框架热变形测量实验研究，先在常温下利用光纤传感系统与摄影测量对卫星框架进行对比监测研究，再次验证了光纤传感系统能够对卫星框架变形进行有效测量；再在真空低温环境下利用光纤传感系统对卫星热变形进行监测，得到变形曲线；最后在常温下模拟真空低温环境实验对测量不确定进行了分析，证明了测量结果的有效性。