隨著工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn),旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行在生產(chǎn)過(guò)程中起著舉足輕重的作用,其中齒輪軸承長(zhǎng)期連續(xù)工作在惡劣環(huán)境下,易出現(xiàn)多種故障。利用聲發(fā)射(AE)檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備早期損傷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),可檢測(cè)對(duì)結(jié)構(gòu)安全更為有害的活動(dòng)性缺陷。光纖布拉格光柵(FBG)傳感器具有抗電磁干擾、體積小、可嵌入結(jié)構(gòu)中、易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模分布式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。因此,本文結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)建立光纖光柵聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng),采用多種解調(diào)方法,對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了有效的故障診斷。本課題應(yīng)用FBG AE傳感器和壓電陶瓷(PZT)傳感器對(duì)AE信號(hào)進(jìn)行采集,分別進(jìn)行了鋼板斷鉛實(shí)驗(yàn),故障軸承和齒輪檢測(cè)實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)比兩個(gè)傳感器采集的信號(hào)發(fā)現(xiàn),其時(shí)域圖波形基本相同;AE信號(hào)到達(dá)時(shí)間相同;靈敏度相同;PZT傳感器采集到的信號(hào),FBG傳感器均能采集到,表明FBG傳感器和PZT傳感器均可對(duì)AE信號(hào)進(jìn)行有效的采集。為實(shí)現(xiàn)對(duì)FBG傳感器采集信號(hào)的解調(diào),分別使用光譜儀解調(diào)法、匹配光柵法、可調(diào)諧法珀濾波器解調(diào)法、窄帶光源法和匹配光柵與窄帶光源聯(lián)合解調(diào)法,五種方法均基于波長(zhǎng)調(diào)制,通過(guò)聲—光—電的轉(zhuǎn)換,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)AE信號(hào)的解調(diào)。對(duì)比本文使用的解調(diào)方法,匹配光柵與窄帶光源聯(lián)合解調(diào)法具有較高的解調(diào)精度,是較優(yōu)的解調(diào)方案。本課題根據(jù)不同信號(hào)特征差別選擇不同的去噪濾波算法,包括帶通、滑動(dòng)均值、小波和卡爾曼濾波,其中小波閾值與卡爾曼聯(lián)合去噪濾波可最大限度的降低噪聲幅值,并保留有用信號(hào)波形不變。最后運(yùn)用希爾伯特黃變換(HHT)對(duì)故障軸承信號(hào)進(jìn)行處理,首先進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)變換,可分解出多個(gè)本征模態(tài)函數(shù)(IMF),對(duì)每個(gè)IMF做希爾伯特包絡(luò)譜,信號(hào)幅值最高的IMF為軸承故障信號(hào),幅值越高代表故障程度越嚴(yán)重,對(duì)應(yīng)的包絡(luò)譜中,峰值頻率則代表軸承故障特征頻率。對(duì)比理論計(jì)算值,即可判斷軸承故障類(lèi)型,還可根據(jù)IMF中信號(hào)幅值大小判斷故障程度,試驗(yàn)測(cè)試的故障頻率與理論計(jì)算值間的誤差小于9.4%。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TH878
【部分圖文】：

2.1 光纖光柵傳感技術(shù)2.1.1 傳感原理光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱(chēng)，由纖芯和保護(hù)層（又名涂覆層）組成，纖芯由玻璃或塑料制成，涂覆層的制造材料為高分子材料，通常為丙烯酸酯、硅橡膠和尼龍等。纖芯的折射率大于涂覆層的折射率，因此當(dāng)入射光大于臨界值時(shí)，根據(jù)折射定理，進(jìn)入光纖的光將不產(chǎn)生散射，只發(fā)生全反射[29]。光纖光柵就是通過(guò)一定的方法途徑對(duì)光纖進(jìn)行加工，使得光纖中的折射率呈現(xiàn)周期性分布，這種特殊的光纖就是光纖光柵。FBG 是 Fibber Bragg Gratting 的縮寫(xiě)，即光纖布拉格光柵，其波長(zhǎng)選擇模型如圖 2.1 所示，光源輸出的寬帶光入射到光柵中，柵區(qū)會(huì)對(duì)入射光進(jìn)行選擇性反射，反射一個(gè)中心波長(zhǎng)與芯層折射率相匹配的窄帶光（帶寬通常約為 0.1—0.5nm）。這樣的反射條件就稱(chēng)為布拉格條件，只有波長(zhǎng)滿(mǎn)足布拉格條件的光波才能被 FBG 反射回來(lái)，其余波長(zhǎng)的光被透射。這樣，光纖光柵就起到了光波選擇反射鏡的作用。反射光譜

5.1.2 光源本課題主要使用兩種光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，包括 ASE 寬帶光源和可調(diào)諧窄帶激光器，如圖5.1 所示。ASE光源：放大自發(fā)輻射光源，輸出波長(zhǎng)為1527—1564nm，輸出功率20mW，工作溫度-5 到 50 攝氏度，其具有體積小，光功率大、穩(wěn)定性好和接口便捷等優(yōu)點(diǎn)�？烧{(diào)諧窄帶激光器：可在一定范圍內(nèi)輸出一個(gè)固定的窄帶光。本系統(tǒng)采用 TSL-550 型號(hào)，信噪比為 90dB/0.1nm，輸出光功率為-17.7 到-15dBm。TSL-550 是一款將寬波長(zhǎng)調(diào)諧范圍、高輸出功率及高信噪比容于一體，同時(shí)還提供了精細(xì)調(diào)節(jié)及相干控制功能，是實(shí)現(xiàn)精細(xì)光學(xué)測(cè)試的必備之物。a. ASE 寬帶光源 b. 可調(diào)諧窄帶激光器圖 5.1 光源Fig. 5.1 Light source沈?

第 5 章 聲發(fā)射檢測(cè)實(shí)驗(yàn)及分析D）是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件，其出結(jié)果的精度，其基本原理是基于光敏材料下會(huì)產(chǎn)生一定的電子，電子的流動(dòng)形成電流用 10M 高靈敏度探測(cè)器，型號(hào)為 KG-HSP，飽和光功率為-21.6dBm，輸出電壓為-1.7-20—70℃，完全滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的監(jiān)測(cè)。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2835841