基于光纖光柵的風機葉片應變監(jiān)測關鍵技術研究.pdf

1、目前，越來越多的應變傳感技術被應用于風電系統(tǒng)中，這樣不僅可以預防風機葉片的損壞，而且極大地減少了經(jīng)濟損失。另一方面，光纖傳感技術得到飛速發(fā)展。其中光纖布拉格光柵(FBG)傳感器以精度高、壽命長、抗電磁干擾強等優(yōu)點，已經(jīng)受到越來越多的關注。因此，本文基于FBG傳感原理，并結合時分復用(TDM)和波分復用(WDM)技術，重點從軟件設計和信號處理方面研究了風機葉片應變系統(tǒng)高速解調問題，成功實現(xiàn)了葉片的準分布式應變監(jiān)測。
　　首先，論文介

2、紹了光纖光柵應變解調及復用的基礎知識，比較了TDM和WDM技術的優(yōu)缺點。通過在WDM技術的基礎上引入TDM，提出了一種風機葉片準分布式應變監(jiān)測的方案。其次，分析了系統(tǒng)硬件電路的整體架構，詳細介紹了系統(tǒng)的機械結構設計，包括機箱、固定底板與光纖光柵板。再次，從尋峰和濾波處理兩個部分對系統(tǒng)的軟件開發(fā)進行了闡述。為了降低光路和電路噪聲的影響，本文分別利用平均值濾波、復合濾波(限幅法+滑動濾波法)以及卡爾曼濾波三種算法，并通過實驗分別從速率、動態(tài)

3、范圍、穩(wěn)定性(標準差)以及效率等方面對這三種算法做了詳細比較。最后通過實驗驗證了本系統(tǒng)的可行性，并對系統(tǒng)的優(yōu)缺點做了總結。
　　本文的主要結果包括：(1)風機葉片的靜態(tài)應力模擬實驗驗證了系統(tǒng)可以靈敏地監(jiān)測葉片應變分布；(2)在信號處理方面，將硬件濾波與軟件濾波處理相結合，達到了更理想的效果。在不影響監(jiān)測速率的情況下，從穩(wěn)定性、動態(tài)范圍、效率以及程序編寫的方便性來說，復合濾波更適合于本系統(tǒng)；(3)處理后的信息可以通過串口、USB口或