【摘 要】
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风电叶片是风力涡轮机捕获风能的重要核心部件,随着风电叶片结构的大型化叶片失效愈加频发。光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）传感器具有耐腐蚀、抗电磁干扰、可对大型结构实现准分布式测量等优点,使得光纤光栅在风电叶片结构状态监测上的应用受到关注。然而,轻薄非金属封装、大容量级联传感网络损耗以及大应变长期交变载荷下的疲劳损伤成为光纤传感器在风电领域广泛使用的困扰。论文采用玻璃纤
【基金项目】
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国家重点研发项目:大型海上风电叶片静力、疲劳测试及破坏评价与分析技术研究（项目编号:2018YFB1501201）； 企业委托项目:基于光纤传感器的风电叶片强度测试技术研究（合同编号:XCJS-C1-20190006）；
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风电叶片是风力涡轮机捕获风能的重要核心部件,随着风电叶片结构的大型化叶片失效愈加频发。光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）传感器具有耐腐蚀、抗电磁干扰、可对大型结构实现准分布式测量等优点,使得光纤光栅在风电叶片结构状态监测上的应用受到关注。然而,轻薄非金属封装、大容量级联传感网络损耗以及大应变长期交变载荷下的疲劳损伤成为光纤传感器在风电领域广泛使用的困扰。论文采用玻璃纤维增强复合材料（GFRP）对光纤光栅传感器进行封装,对封装工艺及其性能优化开展研究,旨在解决具有高抗疲劳性能的裸光纤光栅工程化封装问题。论文主要研究内容包括以下方面:（1）介绍嵌入式和复合材料基片式FBG传感器的应用现状,简述了光纤传输原理和光纤光栅传感机理,并在此基础上分析光纤和光纤光栅结构受损的类型、光纤传输衰减损耗的机制以及相应的影响因素。（2）分析封装压力及封装温度工艺参数对不同封装细观模型GFRP/光纤样本的传输衰减损耗影响,获得传输衰减损耗最小的封装工艺参数及封装细观模型。以有限元仿真分析不同封装细观模型GFRP/光纤样本在封装过程中的受力,为GFRP/光纤传感器封装工艺优化提供一定指导,并通过实验分析封装压力对不同封装细观模型GFRP/光纤样本传输衰减损耗的影响,获得对光纤产生微弯损耗最小的压力及加压方式,且在该压力及加压方式条件下对不同封装细观模型GFRP/光纤样本进行热压固化封装,获得对光纤产生微弯损耗最小的GFRP封装细观模型,最终对FBG传感器进行封装。（3）对优化封装的GFRP/FBG传感器进行四点弯曲疲劳试验,通过应变实验数据分析GFRP/FBG传感器的疲劳寿命、测试精度、灵敏度、线性度及重复性误差来评价GFRP/FBG传感器抗疲劳性能。最终将抗疲劳性能最优GFRP/FBG传感器粘贴于风电叶片表面进行疲劳测试,验证GFRP/FBG传感器的工程适用性。
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