《光纤智能结构》 涂亚庆 刘兴长， 高等教育出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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涂亚庆 刘兴长 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040172829

商品编码：29402904078

包装：平装-胶订

出版时间：2005-05-01

基本信息

书名：光纤智能结构

定价：46.70元

作者：涂亚庆 刘兴长

出版社：高等教育出版社

出版日期：2005-05-01

ISBN：9787040172829

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.740kg

编辑推荐

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内容提要

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智能结构是由多学科交叉而逐渐形成的一门新学科，而光纤智能结构又是其中的典型研究方向。本书针对光纤智能结构有关基础问题，从基本的研究思想与方法论、关键技术以及应用领域等诸方面进行了较系统的阐述。首先综述了智能结构；然后主要以复合材料为对象，阐述了光纤智能结构的集成基础；重点是论述光纤智能结构中的典型光纤传感器（包括光纤应变传感器、光纤微弯传感器、分布式光纤传感器等）、光纤传感器网络和多路复用技术、光纤智能结构的神经网络处理以及智能结构执行器和控制器等关健技术；*后探讨与介绍了若干光纤智能结构的应用领域，包括状态监测与损伤评估、航天器、土木工程、区学领域以及军事装备等。
本书可供从事智能结构以及材料与结构工程、机械与仪器仪表、自动化与信息工程等相关学科的研究、设计和应用的科技工作者阅读与参考，也可作为高等学样有关专业研究生和高年级本科生的教材与参考书。

目录

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章 绪论
摘要
1.1 引言
1.2 智能结构的思想与方法
1.3 智能结构的研究现状
1.4 智能结构的关键技术
1.5 光纤智能结构的实现方法
1.6 智能结构的应用领域
1.7 智能结构的前景展望
第2章 复合材料结构基础
摘要
2.1 复合材料简介
2.2 复合片层
2.3 复合叠层
2.4 片层断裂分析
2.5 展望
经3章 光纤/复合材料结构的力学分析
摘要
3.1 应力与应变集中
3.2 裂缝
3.3 结构稳定性分析
3.4 传感器性能
3.5 展望
第4章 智能结构中的光纤集成
摘要
4.1 光纤智能结构与复合材料的集成
4.2 光纤涂层设计
4.3 光纤连接方法
4.4 展望
第5章 光纤应变传感器
摘要
5.1 光纤传感器概况
5.2 干涉式应变光纤传感器简介
5.3 Fabry-perot干涉光纤传感器
5.4 Bragg光栅光纤传感器
5.5 双模椭芯光纤传感器
5.6 光纤应变传感器的灵敏度分析
5.7 光纤应变传感器的解调
5.8 光纤应变感器的应用
5.9 展望
第6章 光纤微弯传感器
第7章 分布式光纤传感器
第8章 光纤传感器网络和多路复用技术
第9章 光纤智能结构的神经网络处理
0章 智能结构执行器
1章 智能结构控制器
2章 状态监测与损伤评估的光纤智能结构
3章 航空器的光纤智结构
4章 土木工程的光纤智能结构
5章 医学领域的光纤智能结构
6章 军事装备的光纤智能结构
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《光纤智能结构》 作者： 涂亚庆、刘兴长 出版社： 高等教育出版社 内容简介： 引言：新时代下的光纤智能结构探索 在信息爆炸、科技飞速发展的今天，人类对连接、感知和智能化的需求达到了前所未有的高度。光纤通信技术作为现代信息社会不可或缺的基石，其发展早已超越了简单的信息传输范畴。传感器技术、新材料科学、微电子技术、人工智能等前沿领域的交叉融合，正孕育着一种全新的、具备自主感知、决策和执行能力的光纤技术——光纤智能结构。本书正是聚焦于这一革命性的领域，深入探讨了光纤如何从被动的传输介质，转变为能够与环境进行智能交互的“神经网络”和“传感器网络”。 本书旨在为广大从事光纤技术、传感器技术、材料科学、土木工程、机械工程、航空航天、生物医学等相关领域的研究人员、工程师、研究生以及对前沿科技充满兴趣的读者，提供一个全面、深入、系统化的知识框架。我们期望通过本书的阐述，能够启发读者在光纤智能结构的设计、制造、应用等各个环节的创新思维，推动该领域的研究与发展迈向新的高峰。 第一章：光纤技术基础与智能结构的演进 本章将首先回顾光纤通信技术的基本原理，包括光纤的结构、光波在光纤中的传播机制、关键的光学参数（如折射率、数值孔径、损耗等）以及常用的光纤类型。在此基础上，我们将重点梳理光纤技术在传感领域的应用发展历程，从早期的基于损耗、干涉或衍射的光纤传感器，逐步过渡到能够实现高精度、多参数、分布式测量的先进光纤传感技术。 特别地，本章将详细阐述“智能结构”这一概念的内涵和外延。智能结构并非一个孤立的技术，而是多种先进技术的集成体，其核心在于能够感知外界环境的变化，并根据预设的逻辑或算法做出响应。我们将分析智能结构在不同领域的应用需求，例如结构健康监测、环境感知、人机交互、医疗诊断等，并以此引出光纤技术在构建智能结构方面的独特优势和巨大潜力。 第二章：光纤传感技术核心原理与关键突破 本章是本书的技术核心部分，将深入剖析当前主流的光纤传感技术原理。我们不会仅仅停留在理论层面，而是会结合大量的实例，详细介绍不同传感机制的物理基础、技术特点、优缺点以及适用范围。 基于光强度调制的传感器： 介绍利用光纤本体或外部注入物对光强度的衰减或增强来实现测量的原理，例如光纤光栅、马赫-曾德尔干涉仪、迈克尔逊干涉仪等。将重点讲解光纤光栅传感技术，包括布拉格光栅（FBG）、长周期光纤光栅（LPFG）的制备方法、光谱响应特性以及在温度、应变、压力等物理量测量中的应用。 基于相位调制的传感器： 探讨利用光纤中光信号相位变化来感知环境参数的原理，重点介绍分布式光纤传感技术，如基于瑞利散射的分布式温度传感（DTS）和分布式应变传感（DSS）技术，以及基于拉曼散射和布里渊散射的传感原理和器件实现。 基于偏振调制的传感器： 分析利用光纤中光的偏振状态变化来获取信息的传感机制，例如单模光纤的偏振模式色散、偏振保持光纤的应用，以及其在磁场、应力、生物分子传感等方面的潜力。 新型光纤传感技术： 介绍近年来兴起的一些前沿光纤传感技术，例如基于表面等离激元共振（SPR）的光纤传感器、微纳光纤传感器、光子晶体光纤传感器等，分析它们在灵敏度、选择性、响应速度等方面的突破。 第三章：光纤智能结构的设计与制备 本章将聚焦于如何将光纤传感技术集成到宏观或微观结构中，构建具备智能功能的“光纤智能结构”。我们将从设计理念、材料选择、集成工艺等多个维度进行阐述。 结构设计理念： 探讨如何根据应用需求，合理设计光纤传感器的布局、密度和类型，以实现对结构整体状态的全面、准确监测。将介绍分布式传感、点式传感、阵列传感等不同传感网络架构的设计原则。 光纤与基体材料的耦合： 详细分析光纤与不同基体材料（如混凝土、金属、聚合物、复合材料等）之间的界面特性、粘接技术、封装工艺。强调良好的耦合是保证传感信号准确传递的关键。 新型光纤材料与结构： 介绍具有特殊功能的光纤材料，如温度不敏感光纤、高灵敏度应变光纤、生物相容性光纤等，以及它们在智能结构中的应用。同时，还将探讨如何将光纤嵌入到3D打印结构、智能蒙皮、柔性电子器件等新型结构中。 集成制造工艺： 详细介绍各种光纤智能结构的制造技术，包括光纤的埋设、粘贴、封装，以及与结构本体的整体成型技术。重点关注微纳尺度下的精密集成工艺，以及大规模生产的可行性。 第四章：光纤智能结构的感知、分析与响应 本章将深入探讨光纤智能结构在实际应用中如何进行信息感知、数据处理、智能分析以及做出响应。 光纤传感网络的信号采集与处理： 介绍光纤传感信号的采集系统，包括光源、探测器、解调仪等。重点阐述如何处理原始的传感信号，如滤波、去噪、信号增强等，以提高数据的可靠性。 数据融合与信息提取： 探讨如何将来自不同光纤传感器（包括不同类型、不同位置的传感器）的数据进行融合，以获得更全面、更准确的结构状态信息。介绍常用的数据融合算法，如卡尔曼滤波、粒子滤波、贝叶斯推理等。 智能分析与模式识别： 讲解如何利用机器学习、深度学习等人工智能技术，对采集到的海量传感数据进行智能分析，实现故障诊断、损伤评估、寿命预测、环境变化识别等功能。介绍特征提取、分类、回归、聚类等常用的AI算法在光纤智能结构领域的应用。 决策与响应机制： 探讨光纤智能结构如何基于分析结果，做出智能决策，并实现相应的响应。例如，在结构健康监测中，当检测到潜在危险时，及时发出预警；在智能交通领域，通过感知交通流量实时调整信号灯；在生物医学领域，根据生理信号反馈调整药物释放。 第五章：光纤智能结构的应用领域与发展前景 本章将重点展示光纤智能结构在各个领域的实际应用案例，并展望其未来的发展趋势。 土木工程领域的应用： 详细介绍光纤智能结构在桥梁、隧道、大坝、建筑等基础设施的结构健康监测（SHM）中的应用。例如，实时监测结构的应力、应变、温度、位移、裂缝等，评估结构的安全性，预测维护需求，实现智慧建造和智慧运维。 航空航天领域的应用： 探讨光纤智能结构在飞机、航天器等高技术装备中的应用，用于监测结构损伤、气动载荷、热环境变化，提高飞行安全性。 能源领域的应用： 展示光纤智能结构在风力发电机叶片、石油管道、输电线缆等能源基础设施的监测与安全保障方面的应用。 生物医学领域的应用： 介绍光纤智能结构在微创手术、体内诊断、康复监测、药物输送等生物医学领域的应用潜力。 环境监测与工业应用的探索： 探讨光纤智能结构在环境污染监测、工业过程控制、智能制造等方面的应用可能性。 未来发展趋势与挑战： 展望光纤智能结构未来的发展方向，如更高精度、更高集成度、更强鲁棒性、与物联网（IoT）和5G通信的深度融合、智能化决策能力的提升等。同时，也将分析当前面临的技术挑战，如成本、可靠性、标准化、数据安全等，并提出可能的解决方案。 结论： 《光纤智能结构》一书，旨在为读者构建一个系统、全面、前沿的光纤智能结构知识体系。我们相信，随着技术的不断进步和应用的日益深入，光纤智能结构必将成为未来智能社会建设中不可或缺的重要组成部分，在提升人类生活品质、保障社会安全、推动科技创新等方面发挥越来越重要的作用。本书的出版，希望能为这一伟大进程贡献一份力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，让我联想到了一系列关于未来城市建设和基础设施发展的畅想。想象一下，一座座摩天大楼、一座座跨海大桥，都能够通过内置的光纤网络，实时感知自身的“健康状况”，并能根据风力、地震、温度等环境因素，自动调整结构形态，以达到最佳的稳定性和抗灾性。这种“智能”是多么令人着迷！我希望《光纤智能结构》能够在我脑海中构建的这些图景之上，给出更具体的实现路径和技术细节。比如，光纤如何被巧妙地集成到钢筋混凝土、复合材料等主体结构中？它们的耐久性如何保证？智能控制系统又是如何工作的，是否能够实现远程诊断和维护？这本书，对我而言，不仅仅是一本技术读物，更是一扇通往未来工程世界的窗口。

评分☆☆☆☆☆

我对信息技术与传统工程学科的交叉融合一直抱有浓厚的兴趣。近年来，物联网、大数据、人工智能等技术的飞速发展，为工程领域带来了革命性的变革。而“光纤智能结构”这个主题，正是这种融合的绝佳体现。光纤作为信息传输的高速通道，其在结构中的应用，不仅是为了监测，更是为了实现信息的实时获取、高效处理和智能决策。我迫切想了解，书中是如何阐述光纤作为信息载体，如何构建起一个完整的“感知-传输-分析-决策”的智能系统。这其中可能涉及到复杂的信号处理算法、数据融合技术，以及智能控制策略。我期待这本书能够为我提供一个清晰的框架，理解光纤技术如何赋能结构，使其不再是冰冷的建筑材料，而是拥有“生命”和“智慧”的有机体。

评分☆☆☆☆☆

我一直对材料科学的最新进展保持着高度关注，尤其是在涉及复合材料和功能性材料的应用层面。光纤传感器在近年来取得了长足的进步，其高精度、抗电磁干扰以及能够实现分布式传感的特性，使其在工程监测领域展现出巨大的潜力。而将这些传感能力与“智能结构”的概念相结合，无疑是这个学科发展的必然趋势。《光纤智能结构》这个书名，让我联想到了一系列前沿的研究课题，比如如何将光纤嵌入到各类结构材料中，如何设计与光纤传感器协同工作的智能控制系统，以及如何利用大数据和人工智能技术来解析光纤传递的海量信息，从而实现结构的自适应和自修复。我非常好奇书中是否会深入探讨这些关键的技术挑战，以及有哪些创新的解决方案被提出。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对工程力学和结构健康监测领域有一定了解的读者，我对“光纤智能结构”这个概念感到非常兴奋。它预示着一种全新的结构设计和运维模式。传统结构往往需要周期性的、离散的检测，而智能结构则能够实现全天候、实时的监测，这无疑将大大提升工程的安全性和经济性。我特别想知道，书中是如何将光纤技术与结构力学理论相结合的。例如，光纤的应变、温度、振动等信息如何转化为结构的关键参数，这些参数又如何被用来评估结构的整体性能和预测潜在的故障。此外，我对“智能”二字的理解，还包括了结构的自适应能力，即结构能够根据监测到的信息，主动调整其性能以应对外部变化或内部损伤，这是否也是书中探讨的重点？

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的印象，那种深邃的蓝色调，搭配着若隐若现的光纤纹理，仿佛一下子就将人带入了一个充满科技感与未知的领域。我对于“智能结构”这个概念一直非常好奇，它意味着材料不再是简单的被动承载，而是能够感知、响应甚至自主决策。而“光纤”作为一种高度集成的通信和传感媒介，在其中扮演的角色无疑至关重要。我脑海中不禁浮现出各种场景：建筑物的智能监测，能够预警地震或结构损伤；桥梁的实时健康管理，大大提高安全性；甚至是更具未来感的应用，比如能够根据环境变化而改变自身形态的服装或装备。这本书，光是书名就激起了我强烈的探索欲，我期待它能揭示光纤技术如何赋能结构，使其突破传统限制，走向更智能、更自主的未来。