Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông: Quan trắc và đánh giá kết cấu cầu sử dụng hệ cảm biến cáp quang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:215

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Quan trắc và đánh giá kết cấu cầu sử dụng hệ cảm biến cáp quang" được hoàn thành với mục tiêu nhằm đánh giá hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống cảm biến quang trong việc thu thập đặc trưng động của kết cấu; Nghiên cứu bài toán chẩn đoán hư hỏng của kết cấu công trình cầu dựa vào các dữ liệu động thu được từ các cảm biến; Đề xuất thuật toán để cập nhật mô hình và chẩn đoán hư hỏng trong kết cấu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông: Quan trắc và đánh giá kết cấu cầu sử dụng hệ cảm biến cáp quang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -----------o0o----------- MAI ĐỨC ANH QUAN TRẮC VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT CẤU CẦU SỬ DỤNG HỆ CẢM BIẾN CÁP QUANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI – 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -----------o0o----------- MAI ĐỨC ANH QUAN TRẮC VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT CẤU CẦU SỬ DỤNG HỆ CẢM BIẾN CÁP QUANG Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông Mã số : 9580205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. Nguyễn Ngọc Long HÀ NỘI – 2024
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Hà Nội, ngày 02 tháng 04 năm 2024 Tác giả Mai Đức Anh
ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ..................................................................................................... v DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................... x DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT....................................................................................... xii KÝ HIỆU TOÁN HỌC .................................................................................................. xiv MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1 1. Mở đầu .......................................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................................... 2 3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................. 3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ...................................................................................... 3 6. Nội dung của luận án .................................................................................................... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT SỨC KHOẺ CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG HỆ CẢM BIẾN VÀ CẢM BIẾN QUANG. ........................................................ 5 1.1. Tổng quan về hệ thống theo dõi sức khoẻ công trình cầu....................................... 5 1.2. Tổng quan về các nghiên cứu giám sát sức khoẻ công trình cầu. ........................ 14 1.3. Tổng quan về giám sát sức khoẻ công trình sử dụng hệ cảm biến và cảm biến quang. .............................................................................................................................. 19 1.4. Kết luận Chương 1 ................................................................................................... 26 CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA CẢM BIẾN FBG .............................................................................................................. 27 2.1. Khái niệm về cảm biến FBG .................................................................................... 27 2.2. Phân loại cảm biến FBG .......................................................................................... 32 2.2.1. Cảm biến quang giản đơn ........................................................................................ 32 2.2.2. Cảm biến quang đồng nhất ...................................................................................... 34 2.2.3. Cảm biến quang biến thiên theo chiều dài [72] ....................................................... 35 2.2.4. Cảm biến quang lưới ghép nghiêng [73] ................................................................. 40 2.3. Đặc trưng cơ học của cảm biến quang.................................................................... 43 2.3.1. Khả năng phản xạ của sợi quang học ...................................................................... 43 2.3.2. Đặc trưng của băng thông. ....................................................................................... 47 2.3.3. Đặc điểm độ trễ nhóm và sự phân tán ..................................................................... 48 2.3.4. Ảnh hưởng nhiệt độ ................................................................................................. 52
iii 2.4. Các đặc trưng cơ bản của cảm biến quang FBG ................................................... 57 2.4.1. Cường độ ................................................................................................................. 57 2.4.2. Mô đun đàn hồi và độ cứng ..................................................................................... 57 2.5. So sánh cảm biến FBG với một số cảm biến truyền thống ................................... 58 2.6. Tổng kết chương 2 .................................................................................................... 60 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CẢM BIẾN FBG ĐỂ THEO DÕI ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC CỦA KẾT CẤU MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ................. 62 3.1. Thiết kế thí nghiệm ................................................................................................... 62 3.1.1. Cầu giàn thép ........................................................................................................... 62 3.1.2. Cầu dây văng ........................................................................................................... 73 3.2. Tiến hành đo đạc và phân tích số liệu .................................................................... 78 3.2.1. Thí nghiệm trên cầu dàn thép .................................................................................. 78 3.2.2. Thí nghiệm trên cầu dây văng ................................................................................. 81 3.3. Phân tích kết quả ...................................................................................................... 84 3.3.1. Đối với cầu dàn thép ................................................................................................ 84 3.3.2. Đối với cầu dây văng ............................................................................................... 95 3.4. Tổng kết chương 3 .................................................................................................. 103 CHƯƠNG 4: GIÁM SÁT SỨC KHỎE KẾT CẤU SỬ DỤNG THUẬT TOÁN TỐI ƯU ĐỀ XUẤT KẾT HỢP DỮ LIỆU THU ĐƯỢC TỪ CẢM BIẾN QUANG 105 4.1. Xây dựng mô hình số .............................................................................................. 105 4.1.1. Mô hình phần tử hữu hạn Cầu giàn thép ............................................................... 105 4.1.2. Mô hình phần tử hữu hạn Cầu dây văng ................................................................ 113 4.2. Thuật toán đề xuất.................................................................................................. 119 4.2.1. Thuật toán H5N1 ................................................................................................... 119 4.2.2. Phương pháp Phân rã Giá trị riêng (Singular Value Decomposition - SVD)........ 127 4.2.3. Thuật toán H5N1-SVD .......................................................................................... 128 4.3. Áp dụng thuật toán đề xuất để cập nhật và xác định hư hỏng cho mô hình .... 129 4.3.1. Cập nhật mô hình số .............................................................................................. 129 4.3.2. Xác định hư hỏng cầu giàn thép ............................................................................ 137 4.3.3. Xác định hư hỏng cầu dây văng ............................................................................ 143 4.4. Kết luận chương 4................................................................................................... 152 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 153
iv Kết luận: .......................................................................................................................... 153 Kiến nghị: ........................................................................................................................ 154 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ..................... 155 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 156 Phụ lục ............................................................................................................................ 165 Phần 1: Mô hình cầu dàn thép thí nghiệm (Matlab). ....................................................... 165 Phần 2: Mô hình cầu dây văng thí nghiệm (Ansys APDL). ............................................ 174
v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Hệ thống cảm biến được lắp đặt trên Cầu Tsing Ma phục vụ cho việc giám sát sức khỏe ...................................................................................................... 7 Hình 1-2: Cầu Akashi Kaiyo (Nhật Bản) ............................................................................ 9 Hình 1-3: Hệ thống quan trắc của cầu Akashi Kaikyo (Nhật Bản) ................................... 10 Hình 1-4: Cầu Tatara (Nhật Bản) ...................................................................................... 10 Hình 1-5: Hệ thống quan trắc của cầu Tatara (Nhật Bản) ................................................. 11 Hình 1-6: Cầu Tsingma – Hong Kong .............................................................................. 11 Hình 1-7: Hệ thống quan trắc của cầu Tsingma (Hong Kông) ......................................... 12 Hình 1-8: Cầu Rồng - Thành phố Đà Nẵng ...................................................................... 12 Hình 1-9: Cầu Cần Thơ – Tỉnh Cần Thơ........................................................................... 13 Hình 1-10: Hệ quan trắc cầu Cần Thơ ............................................................................... 14 Hình 1-11: Cầu Bính – Thành phố Hải Phòng .................................................................. 14 Hình 1-12: Sơ đồ các vị trí cảm biến FBG để giám sát biến dạng của cầu ....................... 22 Hình 2-1: Một bức xạ được phản xạ bởi cấu trúc mạng của một tinh thể và sẽ gây nhiễu nếu tuân theo định luật Bragg .............................................................. 27 Hình 2-2: Hình dạng sóng phản xạ Bragg điển hình với các tham số của nó được xác định ................................................................................................................ 29 Hình 2-3: Cách tử Bragg thống nhất với chỉ số biên độ và chu kỳ điều chế không đổi .. 33 Hình 2-4: Phổ phản xạ điển hình của trung tâm cách tử Bragg ở bước sóng 1550 nm như một hàm của bước sóng .......................................................................... 35 Hình 2-5: Sơ đồ của CFBG và phương pháp rời rạc hóa. (a) Phác thảo FBG được đa tần số tuyến tính; (b) rời rạc tương ứng CFBG thành MFBG thống nhất. .... 36 Hình 2-6: Mô phỏng phổ CFBG bằng mô hình dựa trên CMT. Biểu đồ cho thấy quang phổ có độ dài 𝐿 khác nhau nằm trong khoảng từ 20 mm đến 50 mm và hệ số tốc độ chia đa tần 𝜉 bằng 1–2 nm/mm; các tham số cách tử khác là 𝛿𝑛𝑒𝑓𝑓 = 10 − 6, 𝑛𝑒𝑓𝑓 = 1,5, 𝜆𝐵(0) = 1520 𝑛𝑚, 𝑘𝐿𝑔 = 0,4 và bước rời rạc là 𝐿𝑔 = 0,2 𝑚𝑚. ...................................................................... 39 Hình 2-7: Mô phỏng sự biến đổi của phổ CFBG với mô hình CMT, tiếp xúc với các kiểu nhiệt độ khác nhau. (a) Các biến đổi nhiệt độ áp dụng cho CFBG dài
vi 50 mm với tốc độ chia đa tần 1 nm/mm; (b) Phổ phản xạ CFBG thu được cho từng cấu hình nhiệt độ. Mỗi biến đổi được hiển thị cùng màu trong hai biểu đồ. ........................................................................................................... 40 Hình 2-8. Sơ đồ cấu trúc của TFBG 𝛬 là chu kỳ cách tử và 𝜉 biểu thị góc nghiêng. ....... 41 Hình 2-9. Minh họa của vectơ sóng cho sự ghép cặp hình thái trong TFBG. ................... 41 Hình 2-10. Phổ truyền của TFBG có góc nghiêng nhỏ hơn hơn 5 độ. .............................. 42 Hình 2-11: Cách tử Bragg sợi đồng nhất [74] ................................................................... 43 Hình 2-12: Đáp ứng phổ phản xạ và truyền dẫn đối với cách tử Bragg đồng nhất với các giá trị cường độ cách tử khác nhau đối với (a) sợi quang silica và (b) sợi quang polyme [74]. .................................................................................. 45 Hình 2-13: Đáp ứng phổ phản xạ và thời gian trễ so với bước sóng đối với cách tử Bragg đồng nhất với các giá trị khác nhau của cường độ cách tử đối với (a) sợi quang silica và (b) sợi quang polyme[74] .......................................... 46 Hình 2-14: Tính chất phân tán của hàm POF đồng nhất với chiều dài cách tử (𝐿𝑔) ở các giá trị ξ khác nhau [76]. ........................................................................... 48 Hình 2-15: Ảnh hưởng của chiết suất trung bình (δn) đến tính chất phân tán của hàm POF đồng nhất đến chiều dài cách tử (𝐿𝑔) đối với (a) ξ = 2,41 / m và (b) ξ = 61 / m [76]. ................................................................................................. 49 Hình 2-16: Ảnh hưởng của chiết suất trung bình (δn) đến tính chất phân tán của hàm POF đồng nhất đến chiều dài cách tử (Lg) dựa trên các giá trị tối ưu của (a) ξ = 2,41/m và (b) ξ = 61/m [76]. .............................................................. 50 Hình 2-17: Ảnh hưởng của sự biến thiên nhiệt độ (T) đến tính chất phân tán của hàm POF đồng nhất đến chiều dài cách tử (Lg) (a) ξ = 2,41/m và (b) ξ = 61/m [76]. ................................................................................................................ 50 Hình 2-18: Phổ phản xạ và truyền dẫn so với sự thay đổi nhiệt độ đối với cách tử Bragg đồng nhất với các giá trị độ bền cách tử khác nhau đối với (a) sợi quang silica và (b) sợi quang polyme [74]. ................................................... 52 Hình 2-19: Phổ phản xạ và thời gian trễ so với sự thay đổi nhiệt độ đối với cách tử Bragg đồng nhất với các giá trị cường độ cách tử khác nhau đối với (a) sợi quang silica và (b) sợi quang polyme [74]. ................................................... 54 Hình 2-20: Phổ phản xạ và độ trễ thời gian so với sự thay đổi nhiệt độ đối với cách tử Bragg đồng nhất với điều chế chỉ số Δn = 1 × 10 − 4 cho các giá trị khác
vii nhau của chiều dài cách tử (a) sợi quang silica và (b) sợi quang polyme [74]. ................................................................................................................ 55 Hình 2-21: Phổ phản xạ và độ trễ thời gian so với sự thay đổi nhiệt độ đối với cách tử Bragg đồng nhất với điều chế chỉ số Δn = 5 × 10 − 4 cho các giá trị khác nhau của chiều dài cách tử (a) sợi quang silica và (b) sợi quang polyme [74]. ................................................................................................................ 56 Hình 3-1: Mô hình cầu giàn thép trong phòng thí nghiệm ................................................ 62 Hình 3-2: Bản vẽ chi tiết kết cấu nhịp ............................................................................... 63 Hình 3-3: Liên kết tại nút giàn .......................................................................................... 63 Hình 3-4: Gối cầu .............................................................................................................. 64 Hình 3-5: Cáp quang ......................................................................................................... 65 Hình 3-6: Bộ kẹp cáp quang .............................................................................................. 65 Hình 3-7: Thông số kích thước bộ kẹp cáp (mm) ............................................................. 65 Hình 3-8: Bộ dò tín hiệu quang FAZT-I4G ...................................................................... 67 Hình 3-9: Giao diện phần mềm Femtosense ..................................................................... 68 Hình 3-10: Giao diện phần mềm MACEC ........................................................................ 69 Hình 3-11: Đầu đo nhận dạng dao động ............................................................................ 70 Hình 3-12: Cáp truyền tín hiệu .......................................................................................... 70 Hình 3-13: Bộ thu tín hiệu ................................................................................................. 71 Hình 3-14: Mô-đun thu tín hiệu......................................................................................... 71 Hình 3-15: Sơ đồ bố trí đo đạc .......................................................................................... 72 Hình 3-16: Mô hình cầu dây văng trong phòng thí nghiệm .............................................. 73 Hình 3-17: Neo dây cáp được hàn cố định trên bản mặt cầu ............................................ 74 Hình 3-18: Hệ thống điều chỉnh lực căng dây văng tại đỉnh tháp ..................................... 74 Hình 3-19: Quả nặng được treo dưới các neo cáp tại bản dưới của kết cấu nhịp ............. 75 Hình 3-20: Bố trí đầu đo gia tốc tại các vị trí theo sơ đồ đo ............................................. 77 Hình 3-21: Theo dõi dữ liệu đo theo thời gian bằng phần mềm LabView 2014 .............. 78 Hình 3-22: Bố trí đo đạc .................................................................................................... 78 Hình 3-23: Lắp đặt cảm biến quang trên các thanh mạ thượng và mạ hạ ......................... 79 Hình 3-24: (a) Vị trí cảm biến quang tại nút giàn (b) tạo kích thích dao động ................. 79 Hình 3-25: Giao diện phần mềm Fentosense trong quá trình đo....................................... 80 Hình 3-26: Một số điểm đo trong phòng thí nghiệm ......................................................... 81
viii Hình 3-27: Lắp đặt cáp quang ........................................................................................... 81 Hình 3-28: Một số điểm đo FBG trên cầu dây văng trong phòng thí nghiệm .................. 82 Hình 3-29: Tạo kích thích bằng búa .................................................................................. 82 Hình 3-30: Tạo kích thích.................................................................................................. 83 Hình 3-31: Một số điểm đo cảm biến gia tốc trên cầu dây văng trong phòng thí nghiệm 84 Hình 3-32: Biểu đồ dữ liệu biến dạng theo miền thời gian ............................................... 84 Hình 3-33: Biểu đồ dữ liệu biến dạng theo miền tần số .................................................... 84 Hình 3-34: Biểu đồ dữ liệu biến dạng theo miền thời gian ............................................... 90 Hình 3-35: Biểu đồ dữ liệu biến dạng theo miền tần số .................................................... 90 Hình 3-36: Đo đạc dữ liệu từ cảm biến quang cầu dây văng ............................................ 96 Hình 3-37: Biểu đồ đo dữ liệu từ cảm biến quang ............................................................ 96 Hình 3-38: Biểu đồ ổn định ............................................................................................... 97 Hình 3-39: Biểu đồ đo dữ liệu từ cảm biến gia tốc ........................................................... 99 Hình 3-40: Dữ liệu đo trên miền thời gian trước và sau khi áp dụng biến đổi Fourier ..... 99 Hình 4-1:Các kích thước cơ bản của mô hình ................................................................. 105 Hình 4-2: Phần tử ‘beam’ trong Matlab .......................................................................... 106 Hình 4-3: Mô hình PTHH................................................................................................ 107 Hình 4-4. Mô hình mặt cầu trên thực tế .......................................................................... 107 Hình 4-5: Phần tử BEAM188 trong ANSYS .................................................................. 113 Hình 4-6: Phần tử LINK180 trong ANSYS .................................................................... 114 Hình 4-7: Phần tử SHELL181 trong ANSYS ................................................................. 114 Hình 4-8: Mô hình PTHH cầu dây văng trong phòng thí nghiệm ................................... 115 Hình 4-9:Phân bố của các giá trị c và p trong quá trình tính toán ................................... 123 Hình 4-10: Kết quả hội tụ sau khi cập nhật mô hình ....................................................... 131 Hình 4-11: Kịch bản hư hại D1-1 .................................................................................... 137 Hình 4-12: Kịch bản hư hại D1-2 .................................................................................... 138 Hình 4-13: Kịch bản hư hại D2-1 .................................................................................... 138 Hình 4-14: Kịch bản hư hại D2-2 .................................................................................... 138 Hình 4-15: Biểu đồ hội tụ của các thuật toán (D1-1) ...................................................... 139 Hình 4-16: Biểu đồ hội tụ của các thuật toán (D1-2) ...................................................... 140 Hình 4-17: Biểu đồ hội tụ của các thuật toán (D2-1) ...................................................... 141 Hình 4-18: Biểu đồ hội tụ của các thuật toán (D2-2) ...................................................... 142
ix Hình 4-19: Các trường hợp hư hỏng trên mô hình cầu dây văng .................................... 145 Hình 4-20: Biểu đồ hội tụ trường hợp 02 ........................................................................ 147 Hình 4-21: Biểu đồ hội tụ trường hợp 03 ........................................................................ 148 Hình 4-22. Biểu đồ hội tụ trường hợp 04 ........................................................................ 149 Hình 4-23. Biểu đồ hội tụ trường hợp 05 ........................................................................ 150 Hình 4-24: Biểu đồ hội tụ trường hợp 06 ........................................................................ 151
x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Ưu điểm của công nghệ cảm biến FBG so với các hệ thống truyền thống[77]. 58 Bảng 3-1: Thông số kỹ thuật của cảm biến quang ............................................................ 66 Bảng 3-2: Thông số kỹ thuật của bộ dò tín hiệu quang ..................................................... 67 Bảng 3-3: Các thông số cảm biến ...................................................................................... 69 Bảng 3-4: Các sơ đồ bố trí điểm đo dao động ................................................................... 76 Bảng 3-5: Bảng tổng hợp dao động thu được bằng cảm biến FBG .................................. 85 Bảng 3-6: Bảng tổng hợp dao động thu được bằng cảm biến gia tốc ............................... 90 Bảng 3-7: So sánh kết quả thu được của cảm biến FBG và cảm biến gia tốc cho mô hình cầu giàn thép........................................................................................... 94 Bảng 3-8: Bảng tổng hợp hình thái dao động thu được bằng cảm biến FBG ................... 98 Bảng 3-9: Đặc trưng động của 05 hình thái dao động đầu tiên của cầu dây văng .......... 101 Bảng 3-10: Bảng so sánh kết quả thu được từ cảm biến FBG và cảm biến gia tốc ........ 102 Bảng 4-1: Đặc trưng vật liệu của các bộ phận kết cấu mô hình PTHH .......................... 106 Bảng 4-2: Đặc trưng động của 04 hình thái dao động đầu tiên của mô hình PTHH ...... 108 Bảng 4-3: Bảng so sánh kết quả giữa mô hình đo bằng thiết bị cảm biến FBG, cảm biến gia tốc và mô hình PTHH ..................................................................... 111 Bảng 4-4: Đặc trưng vật liệu của các bộ phận kết cấu mô hình PTHH .......................... 115 Bảng 4-5: Đặc trưng động của 05 hình thái dao động đầu tiên của mô hình PTHH ...... 116 Bảng 4-6: Bảng so sánh kết quả giữa mô hình đo bằng thiết bị cảm biến FBG, cảm biến gia tốc và mô hình PTHH ..................................................................... 117 Bảng 4-7: Các đặc trưng vật liệu được chọn làm tham số cập nhật ................................ 130 Bảng 4-8: Thông số chung .............................................................................................. 131 Bảng 4-9: Kết quả so sánh giữa tần số đo được và kết quả cập nhật .............................. 133 Bảng 4-10: Kết quả độ cứng của kết cấu sau khi cập nhật .............................................. 133 Bảng 4-11: Các đặc trưng vật liệu được chọn làm tham số cập nhật .............................. 135 Bảng 4-12: Thông số chung ............................................................................................ 135 Bảng 4-13: Kết quả so sánh giữa tần số đo được và kết quả cập nhật ............................ 136 Bảng 4-14: Kết quả độ cứng của kết cấu sau khi cập nhật. ............................................. 136 Bảng 4-15: Kết quả sau khi chạy chương trình xác định hư hỏng (D1-1) ...................... 139 Bảng 4-16: Kết quả sau khi chạy chương trình xác định hư hỏng (D1-2) ...................... 140
xi Bảng 4-17: Kết quả sau khi chạy chương trình xác định hư hỏng (D2-1) ...................... 141 Bảng 4-18: Kết quả sau khi chạy chương trình xác định hư hỏng (D2-2) ...................... 142 Bảng 4-19: Khối lượng(kg) tương ứng với 06 vị trí trong từng trường hợp ................... 143 Bảng 4-20: Tần số thu được tương ứng với mỗi trường hợp hư hỏng sử dụng cảm biến quang FBG ................................................................................................... 146 Bảng 4-21: Bảng kết quả trường hợp 02 ......................................................................... 147 Bảng 4-22: Bảng kết quả trường hợp 03 ......................................................................... 148 Bảng 4-23:Bảng kết quả trường hợp 04 .......................................................................... 149 Bảng 4-24: Bảng kết quả trường hợp 05 ......................................................................... 150 Bảng 4-25: Bảng kết quả trường hợp 06 ......................................................................... 151
xii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Việt Nghiên cứu sinh NCS Phần tử hữu hạn PTHH Thuật toán đàn kiến AC (Ant Colony) Phương pháp phần tử hữu hạn Finite Element Method - FEM Bậc tự do Degree of freedom - DOFs Các hư hỏng Damage-Sensitive Features – DSF Chuyển đổi nhanh Fourier Fast Fourier Transform – FFT Phân rã giá trị kỳ dị Singular value decomposition (SVD) Cảm biến quang học Fiber Bragg Grating - FBG Thuật toán tối ưu bầy đàn Particle Swarm Optimization - PSO Thuật toán di truyền Genetic Algorithm - GA Thuật toán bầy Sáp Salp Swarm Algorithm - SSA công nghệ phân tích miền thời gian Brillouin Optical Time-Domain Analysis - quang học Brillouin phân tán BOTDA băng thông tối đa nửa chiều rộng toàn Full-Width Half-Maximum - FWHM chiều rộng Lý thuyết chế độ kết hợp Coupled-Mode Theory - CMT Sợi quang polyme Polymer Optical Fiber - POF Sợi quang silica Silica Optical Fiber - SOF
xiii Điốt phát sáng hồng ngoại Light Emitting Diode - LED phương pháp nhận dạng không gian (Stochastic Subspace Identification – SSI) con ngẫu nhiên Cảm biến quang lưới ghép nghiêng Tilted Fiber Bragg Gratings - TFBG Cảm biến quang biến thiên nhiều chiều Chirped Fiber Bragg Grating - CFBG
xiv KÝ HIỆU TOÁN HỌC Chương 2 𝜃 Góc tới. 𝑛 Số nguyên. 𝜆 Bước sóng. (𝜆 𝐵 ) Bước sóng Bragg. ((𝑛 𝑒𝑓𝑓 ) Hàm của chiết suất hiệu dụng của sợi. (𝛬) Chu kỳ của cách tử. (𝛼) Số hạng đầu tiên là sự nở vì nhiệt của silica. (𝜂) Số hạng thứ hai là hệ số quang nhiệt. (𝑑𝑛 / 𝑑𝑇). Biểu thị sự phụ thuộc nhiệt độ của chiết suất. 𝛥L Ứng suất tác đụng lên sợi. 𝛥L/L Biến dạng tương đối. 𝜀𝑧 Biến dạng dọc của cách tử. 𝑘𝑖 Máy đo sóng. K Máy đo sóng cách tử.
xv 𝑘𝑓 Máy đo sóng của bức xạ tán xạ. 𝑛0 Chỉ số khúc xạ trung bình. Δ𝑛 Biên độ của nhiễu của chỉ số khúc xạ (thường là 10−5 đến 10−3 ). 𝑧 Khoảng cách dọc theo trục dọc của sợi quang. 𝑅(𝑙, 𝜆) Hệ số phản xạ là hàm của chiều dài cách tử 𝑙. Ω là, là,. Hệ số ghép. Δ𝑘 = 𝑘 − 𝜋/𝜆) Vectơ sóng tách sóng. 𝑘 = 2𝜋𝑛0 Hằng số truyền. 𝑀 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟 Công suất. 𝑉 Tần số chuẩn hóa của sợi. 𝑎 Bán kính lõi. 𝑛 𝑐𝑜 và 𝑛 𝑐𝑙 Các chỉ số lõi. N Số mặt phẳng cách tử. 𝑘𝐿 𝑔 Hệ số không có đơn vị xác định cường độ cách tử. 𝜎𝑖 Chứa sự phụ thuộc bước sóng cho mỗi lớp.
xvi 𝛿𝑛 𝑒𝑓𝑓 Biên độ điều chế chiết suất. (𝑛 𝑒𝑓𝑓 , 𝛿 𝑛𝑒𝑓𝑓 , 𝑘) Các tham số điều chế chiết suất. 𝑐𝑙 𝑛 𝑒𝑓𝑓,𝑖 Chỉ số khúc xạ hiệu dụng của lớp vỏ thứ 𝑖. 𝛾 𝑏𝑟𝑎𝑔𝑔 Tham số liên quan đến hệ số ghép nối. R (𝜆) Hệ số phản xạ công suất. 𝑅 𝑚𝑎𝑥 Hệ số phản xạ công suất. 𝜆 𝑚𝑎𝑥 , Bước sóng cực đại. (Δ𝜆0 /𝜆) Băng thông chuẩn hóa. 𝑀 Tổng số chu kỳ cách tử (𝑀 = 𝐿 𝑔 /𝛬). 𝜃𝑝 Pha của hệ số phản xạ biên độ phức 𝜌. 𝐷𝑝 Sự tán sắc của ánh sáng phản xạ. 𝜏 𝑝, Tốc độ thay đổi của độ trễ. 𝑋𝑜 Giá trị ban đầu được tìm thấy ở nhiệt độ chuẩn (𝑇 𝑜 ). 𝑌 Thông số hình dạng vết nứt không thứ nguyên được giả định là không đổi đối với một dạng khuyết tật nhất
xvii định. 𝜎𝛼 Ứng suất tác dụng. 𝛼 Chiều sâu vết nứt. 𝐸𝑟 Mô đun giảm. 𝐸 𝑖 và 𝑣 𝑖 Môđun đàn hồi. 𝐸𝑠 Hệ số poisson. 𝑣𝑠 Vật liệu đang được thử nghiệm. CHƯƠNG 4 𝑗1 , 𝑗2 , … , 𝑗 𝑛 Các số nguyên ngẫu nhiên từ [1, 𝑛]. 𝜎(3) = ( 𝑖1 , 𝑖2 , 𝑖3 ), Số nguyên ngẫu nhiên từ 1 tới 3. 𝑡 Đại diện cho vòng lặp thứ 𝑡. 𝑇 Các vòng lặp tối đa. 𝑤 Biến biểu thị hệ số trọng số. 𝑤𝑑 Hệ số giảm của trọng số. 𝑤 𝑚𝑖𝑛 và 𝑤 𝑚𝑎𝑥 Biểu thị giá trị tối thiểu và tối đa của trọng số. 𝑚𝑥 Vector hệ số biến đổi trong virus hiện tại.
xviii 𝑚 𝑥𝑝 Vector hệ số biến đổi trong dân số của virus. 𝑈 Ma trận 𝑚 × 𝑚 trực giao (orthogonal). 𝑈 Vector suy biến trái (left singular vector). 𝑃 Ma trận đường chéo 𝒎 × 𝒏, với các phần tử trên đường chéo gọi là giá trị suy biến (singular values). 𝑽 Một ma trận 𝒏 × 𝒏 trực giao