随着结构动力学研究的不断深入及其在航空航天领域中应用的不断拓展,结构的时变特性越来越不容忽视。无论是用于复杂时变结构真实动力学特性的模拟还是用于时变结构辨识方法的验证,对时变结构动力学实验方法的研究都具有重要的意义。光纤光栅传感器相对于传统加速度传感器具有的诸多优势,使其十分适用于动力学实验研究中响应测量。对于其用于复杂动力学结构响应测量时存在的实体布线困难的问题,本文提出了无线光传输这种解决方法,开展了基于无线光传输和光纤光栅的时变结构动力学实验方法的研究,主要工作内容如下:(一)对光纤光栅、应变模态分析、时变结构结构动力学实验方法和无线光传输国内外研究现状进行了总结和分析。为进一步开展基于无线光传输和光纤光栅的时变结构动力学实验方法研究提供基础和参考。(二)从位移模态引出应变模态的基本概念,推导了应变模态模型,讨论了应变模态振型之间的正交性、应变频响函数矩阵的形式及其特点,总结了应变模态分析的基本理论,为基于应变响应的时变结构动力学实验验证提供了理论依据。(三)提出了一种基于梯度折射率(Gradient index,GRIN)准直器的无线光传输方法,基于高斯光束建立了单个准直器和整个无线光传输系统损耗的数学模型,并利用所建立的数学模型完成了对GRIN准直器工作特性和整个无线光传输系统损耗特性的分析,从理论上论证了此方法应用于光纤光栅传感系统的可行性,并为实物系统设计提供了理论依据。(四)以光纤光栅应变响应测量为基础,引入基于GRIN准直器的无线光传输方法,提出了一种基于光纤光栅和无线光传输的时变充液桶结构动力学实验方法。搭建了基于光纤光栅和无线光传输的时变充液桶实验系统,并完成无线光传输实物系统调试。(五)通过时变充液筒实验和“时间冻结”的参考实验,得到时变实验数据和参考实验数据。首先得到参考实验的模态辨识结果,再采用泛函序列向量时间相关自回归滑动平均方法(Funcitional Series Vector Time-dependent Auto Regressive Moving Average,FS-VTARMA)分别对三组传感器(传统压电加速度传感器、光纤光栅应变传感器和无线光传输的光纤光栅应变传感器)采集的时变实验数据进行模态辨识。对比分析参考实验辨识结果和不同传感器所测时变实验数据的辨识结果,从而验证了本文提出的基于GRIN准直器的无线光传输方法在时变结构动力学实验中的可行性以及整个实验方法的有效性。