旋轉(zhuǎn)機械光纖信號無接觸傳輸方法及特性的研究.pdf

1、隨著光纖傳感技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷創(chuàng)新，為機械系統(tǒng)的狀態(tài)與故障監(jiān)測開辟了一種全新的測試原理和檢測方法，光纖光柵檢測技術(shù)已開始應用于汽輪機等大型旋轉(zhuǎn)機械運行狀態(tài)實時監(jiān)測的場合，為滿足監(jiān)測光路中，旋轉(zhuǎn)機械平臺、監(jiān)測系統(tǒng)設備之間信息連接的需要，需用到光纖旋轉(zhuǎn)連接裝置，以實現(xiàn)光纖信號在高速轉(zhuǎn)子和靜止的檢測設備之間高效穩(wěn)定地傳輸。本學位論文在國家科技項目“863計劃”和大學生自主創(chuàng)新基金的支持下，開展面向旋轉(zhuǎn)機械的單通道光纖信號旋轉(zhuǎn)無接觸傳輸方法及

2、特性的研究。
　　從旋轉(zhuǎn)光纖信號傳輸光路損耗分析入手，提出了光纖信號旋轉(zhuǎn)傳輸?shù)木唧w工作指標，并對幾種常用的光纖準直器件的技術(shù)參數(shù)和耦合損耗進行對比分析，分析和推導了三種裝配誤差對準直器耦合損耗影響的理論公式，并通過實驗得出影響關系曲線；基于光路損耗的理論研究和國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，提出并設計了一種新型的單通道光纖信號自適應旋轉(zhuǎn)傳輸隔振連接器（文中簡稱：自適應旋轉(zhuǎn)連接器），對其工作原理、結(jié)構(gòu)設計及創(chuàng)新點進行了具體闡述，分析了自適應旋轉(zhuǎn)連

3、接器光路傳輸損耗。該設計已獲得國家專利授權(quán)（CN203595833 U）。
　　在理論分析的基礎上，研制出自適應旋轉(zhuǎn)連接器實物，并設計了裝配和調(diào)試實驗對其性能進行測試，得到了與理論研究相符的實驗結(jié)論，驗證了自適應旋轉(zhuǎn)連接器的可靠性和穩(wěn)定性；搭建了扭振測試平臺，以先進的光纖光柵測試方法，開展了自適應旋轉(zhuǎn)連接器的實驗研究，分析了在實驗室環(huán)境下的光信號旋轉(zhuǎn)傳輸特性和方法，并與雙準直器耦合測試系統(tǒng)進行了對比研究，證明了自適應旋轉(zhuǎn)連接器能充

4、分滿足扭振測試平臺旋轉(zhuǎn)光信號的傳輸和檢測功用，揭示了雙準直器耦合和自適應旋轉(zhuǎn)連接器測試系統(tǒng)的優(yōu)缺點。
　　相對于實驗室環(huán)境，選擇汽輪機轉(zhuǎn)子為研究對象，對自適應旋轉(zhuǎn)連接器應用于實際工況；搭建了汽輪機轉(zhuǎn)子狀態(tài)實時監(jiān)測平臺，介紹了監(jiān)測平臺的結(jié)構(gòu)、測試方法及旋轉(zhuǎn)光路的設計，對比研究了雙準直器耦合、光纖滑環(huán)、自適應旋轉(zhuǎn)連接器三種光信號旋轉(zhuǎn)傳輸方案，證明了自適應旋轉(zhuǎn)連接器實際應用的可行性；通過對三種方案的優(yōu)劣對比，揭示了不同工況下光信號旋轉(zhuǎn)傳