旋轉(zhuǎn)機(jī)械的非接觸式FBG振動(dòng)傳感器及測(cè)試系統(tǒng)的研究.pdf

1、汽輪機(jī)、壓氣機(jī)、發(fā)電機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等作為主要的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，它們?cè)诂F(xiàn)代工業(yè)化穩(wěn)步發(fā)展的進(jìn)程中，扮演了重要的角色，是一些軍事和民用部門的基礎(chǔ)關(guān)鍵設(shè)備。其關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)子、葉片等經(jīng)常運(yùn)行在高速、重載、高溫、高壓工況和腐蝕性、電磁干擾等極端惡劣環(huán)境下，老化、失效和損傷日益嚴(yán)重，為此迫切需要有效的監(jiān)測(cè)技術(shù)，以避免可能發(fā)生的災(zāi)難性事故。過(guò)去采用傳統(tǒng)的電測(cè)傳感技術(shù)很難或根本無(wú)法實(shí)參現(xiàn)多數(shù)、在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；傳統(tǒng)的定期、離線檢修，導(dǎo)致安全隱患多，停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法

2、防止運(yùn)行過(guò)程中的突發(fā)性事故。本文研究的內(nèi)容就是為克服傳統(tǒng)的傳感測(cè)試技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸的非接觸式振動(dòng)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，提出一種基于光纖光柵傳感的非接觸式振動(dòng)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸振動(dòng)的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。
　　本論文結(jié)合了彈性力學(xué)，磁學(xué)，光纖光柵傳感技術(shù)以及機(jī)械設(shè)計(jì)等多學(xué)科的知識(shí)，設(shè)計(jì)非接觸式FBG振動(dòng)傳感器，主要的工作包括以下幾個(gè)方面：
　　1.首先闡述了本文的研究目的意義，以及分析了旋轉(zhuǎn)軸振動(dòng)測(cè)量技術(shù)的研究現(xiàn)狀和基于光纖光柵傳感技術(shù)設(shè)

3、計(jì)的振動(dòng)傳感器的研究現(xiàn)狀；
　　2.結(jié)合彈性力學(xué)，磁學(xué)以及光纖光柵傳感原理，通過(guò)理論推導(dǎo)，建立傳感器物理等效模型；分析非接觸式FBG振動(dòng)傳感器的性能，并對(duì)非接觸式FBG振動(dòng)傳感器的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真分析，充分論證方案的可行性，完成該傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
　　3.建立非接觸式FBG振動(dòng)傳感器的靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并利用Lab VIEW和MATLAB軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)處理程序，便利的處理實(shí)驗(yàn)中的大量數(shù)據(jù)，完成傳感器的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)

4、特性研究，分析其傳感特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下所示：其量程為2-2.4mm，靈敏度-1.694pm/um，線性度2.92％，線性擬合相關(guān)系數(shù)0.9981，直線擬合方程為：Δλ=-1694×d+4250，重復(fù)性誤差為1.25％，遲滯誤差3.05％，傳感器頻帶：0-1300HZ；諧振頻率約：1500HZ；
　　4.基于武漢理工大學(xué)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，搭建基于電渦流位移傳感器和非接觸式FBG振動(dòng)傳感器的旋轉(zhuǎn)軸振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)電渦流位移振