光纖振動(dòng)傳感理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、振動(dòng)檢測(cè)已廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備、大型工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)實(shí)施等的狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的健康狀態(tài)評(píng)估、故障預(yù)警與診斷等功能，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。與傳統(tǒng)的振動(dòng)傳感器相比，光纖振動(dòng)傳感器具有抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、易復(fù)用、易組網(wǎng)等特點(diǎn)，更適合在電力系統(tǒng)及其它環(huán)境惡劣的場(chǎng)合應(yīng)用?，F(xiàn)有光纖振動(dòng)傳感器存在帶寬窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題，所以，探索新的不同類型、不同結(jié)構(gòu)的光纖振動(dòng)傳感器非常必要。
　　論文針對(duì)光纖振動(dòng)傳感器存在的不足，分別提出并研

2、制了新型波長(zhǎng)調(diào)制型和強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器。為了減小溫度對(duì)強(qiáng)度調(diào)制型傳感器的影響，論文設(shè)計(jì)并搭建了FBG波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)，并對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。
　　論文首先對(duì)FBG傳感特性及振動(dòng)傳感原理進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，采用光波和機(jī)械波耦合的原理提出并研制了鋁圓柱封裝的新型FBG振動(dòng)傳感器，搭建了基于匹配光柵法的FBG波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)，測(cè)試了傳感器的性能，并通過(guò)對(duì)匹配FBG進(jìn)行合理封裝，減小了溫度對(duì)傳感器的影響;然后，論文分析了光纖中光的模

3、式和現(xiàn)有強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器的原理，提出并研制了懸臂梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器，分析并實(shí)驗(yàn)測(cè)試了懸臂梁的長(zhǎng)度、寬度和厚度及光纖在懸臂梁下的位置對(duì)傳感器性能的影響，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了傳感器的穩(wěn)定性、線性特性和溫度特性。
　　論文提出的兩種類型的傳感器采用了新的封裝結(jié)構(gòu)，具有帶寬大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但存在溫度穩(wěn)定性的問(wèn)題。針對(duì)所設(shè)計(jì)的強(qiáng)度調(diào)制型振動(dòng)傳感器的溫度穩(wěn)定性問(wèn)題，論文提出了采用FBG測(cè)量環(huán)境溫度對(duì)振動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ā?b

4、r>　　為了解調(diào)FBG的中心波長(zhǎng)，論文設(shè)計(jì)并搭建了帶有F-P標(biāo)準(zhǔn)具校準(zhǔn)功能的FBG波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具的應(yīng)用，提高了FBG波長(zhǎng)解調(diào)的精度;論文對(duì)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，與FBG波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)相結(jié)合，設(shè)計(jì)并搭建了強(qiáng)度和波長(zhǎng)同時(shí)解調(diào)的傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)和溫度的同時(shí)測(cè)量及溫度對(duì)振動(dòng)測(cè)量的補(bǔ)償。實(shí)驗(yàn)測(cè)試了振動(dòng)和溫度同時(shí)測(cè)量的相互影響、溫度補(bǔ)償?shù)男Ч罢駝?dòng)測(cè)量的靈敏度。通過(guò)對(duì)傳感器進(jìn)行改進(jìn)，使振動(dòng)測(cè)量的溫度穩(wěn)定性和靈敏