基于光纖光柵傳感的分布式軸承溫度測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、軸承廣泛應(yīng)用于航空、航天、車輛、輪船等重要領(lǐng)域，是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)零件之一，起著支撐和傳遞動(dòng)力的作用，同時(shí)軸承也是最容易損壞的零件之一。研究表明機(jī)械設(shè)備中大約有30％的故障是由軸承的損壞造成的，因此軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)企業(yè)機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行具有極其重要的意義。軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要是對(duì)軸承的振動(dòng)狀態(tài)和溫度狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。由于振動(dòng)狀態(tài)研究中軸承的振動(dòng)信號(hào)難以準(zhǔn)確獲取，而溫度狀態(tài)研究中，熱源明確，信號(hào)單一并易獲取，因此許多對(duì)軸承振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)研究的學(xué)者

2、后來也轉(zhuǎn)向?qū)S承溫度狀態(tài)監(jiān)測(cè)的研究。
　　 傳統(tǒng)的軸承溫度狀態(tài)監(jiān)測(cè)中采用傳統(tǒng)的溫度傳感器，如熱敏電阻，熱電偶等，這些傳感器缺點(diǎn)易受電磁干擾，有滯后現(xiàn)象，不易分布式溫度場(chǎng)測(cè)量，不能滿足分布式軸承溫度測(cè)量的要求。
　　 光纖光柵是一種新型的無源敏感元件，除了具有普通傳感器具有的優(yōu)點(diǎn)外，還具有不產(chǎn)生電磁干擾、不受電磁干擾，能使用波分復(fù)用技術(shù)在一根光纖中串接多個(gè)不同波長(zhǎng)的光柵進(jìn)行分布式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)的傳感器復(fù)雜布線的缺點(diǎn)

3、。旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中軸承溫度場(chǎng)的測(cè)量需要布置大量的傳感器，同時(shí)要求布置的傳感器不能影響機(jī)械設(shè)備的正常工作，采用光纖光柵傳感技術(shù)能夠滿足復(fù)雜旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中軸承溫度場(chǎng)測(cè)量的要求。本文正是在這種背景下提出將光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備軸承溫度場(chǎng)的測(cè)量系統(tǒng)中，論文取得的成果如下：
　　 (1)熔融拉錐型光纖分路器是光纖通信中常見的連接器，通過對(duì)光分路器進(jìn)行分光實(shí)驗(yàn)，掌握了分路器分光特性：光分路器分光次數(shù)與光源的光功率有關(guān)。通過理論分析

4、和實(shí)驗(yàn)得出光纖彎曲半徑與彎曲損耗之間的規(guī)律：彎曲半徑越大，彎曲損耗越小。
　　 (2)設(shè)計(jì)出一種適合旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備軸承分布式溫度場(chǎng)測(cè)量的光纖光柵軸承溫度傳感器；通過ANSYS有限元溫度場(chǎng)仿真分析對(duì)該傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；對(duì)該傳感器進(jìn)行靜態(tài)溫度標(biāo)定：封裝在傳感器中的光柵溫度(T)與中心波長(zhǎng)(λ)成良好的線性關(guān)系；對(duì)光纖光柵軸承溫度傳感器的靈敏度、敏感度、穩(wěn)定性、重復(fù)性進(jìn)行了評(píng)估；搭建了一套基于光纖光柵傳感技術(shù)的分布式軸承溫度測(cè)量系統(tǒng)。