本文關鍵詞：光纖Bragg光柵動態(tài)風速風向儀的研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：風是表示空氣水平運動的物理量。它是向量,既有大小即風速,又有方向即風向。風速和風向隨時間的變化是很大的,并帶有明顯的陣發(fā)性。風對人類的生活與生產(chǎn)產(chǎn)生著巨大的影響,風速與風向作為生產(chǎn)環(huán)境、民航、電力、國防、交通運輸?shù)确矫嬷匾男畔?shù),風速和風向的監(jiān)測一直是工程測試中的重要內容。 目前測量風速風向的傳感器有很多種,如畢托管測風速、熱線熱膜測風速風向、超聲波測風速風向、以及傳統(tǒng)的機械式傳感器測風速風向等。傳統(tǒng)的機械式傳感器測風速風向是測量風速風向的主要方法,它具有結構簡單可靠、線性關系好、抗強風能力強、響應快、精度高等特點,但是其抗干擾能力差,遠程檢測時需要中間繼電站和供電措施,不利于遠程檢測。光纖Bragg光柵作為一種新型的無源光子器件,光纖Bragg光柵傳感器的研制與應用受到了普遍的關注。光纖Bragg光柵具有體積小、質量輕、損耗低易于遠程檢測、易串行復用,又具有抗腐蝕和電磁干擾等優(yōu)點,在生產(chǎn)環(huán)境、航空航天以及能源化工等領域得到廣泛應用。 本文將光纖光柵傳感檢測技術與傳統(tǒng)機械式傳感器的結構特點相結合,研制了一種光纖Bragg光柵風速風向儀。主要研究內容如下： (1)基于風杯轉速與風速成線性關系理論以及風向標旋轉角度與等強度懸臂梁的應變特性的理論建立了傳感模型,設計了可以同時測量風速與風向的光纖Bragg光柵風速風向儀； (2)根據(jù)風速風向儀的設計結構,對風速風向儀的轉速凸輪、等強度懸臂梁、角度凸輪和方向凸輪的結構尺寸進行設計,并選取其材料以及加工其結構。 (3)根據(jù)傳感器的測試需要,搭建了用于測試風速風向儀的測試平臺,對風速風向儀實際性能進行了測試。 (4)通過對風速風向儀的測試,風洞實驗結果表明該風速傳感器的起動風速為0.9m/s,風速傳感系數(shù)為0.603。 (5)通過對風速風向儀的測試,實驗結果表明該風向傳感器的起動風速為1.2m/s,非線性誤差7.92%FS,靈敏度為1.47皮米／度,重復性誤差為6.03%FS。
【關鍵詞】：光纖Bragg光柵 風速 風向 風洞 波長移位
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH765.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 風的概述12-13
• 1.3 風速的測量方法13-19
• 1.3.1 旋轉式風速計14-16
• 1.3.2 畢托管16-17
• 1.3.3 散熱式風速計17-18
• 1.3.4 聲學風速計18
• 1.3.5 激光多普勒測風18-19
• 1.3.6 粒子成像速度場儀19
• 1.4 風向的測量方法19-20
• 1.4.1 風向標19-20
• 1.4.2 其他風向測量方法20
• 1.5 各種風速風向傳感器特點總結20-22
• 1.6 風速風向測量的國內外發(fā)展概況22
• 1.7 本文的主要創(chuàng)新點22-24
• 第二章 光纖Bragg光柵風速風向儀的設計24-36
• 2.1 引言24
• 2.2 光纖Bragg光柵風速風向儀的結構與測量原理24-28
• 2.3 光纖Bragg光柵風速風向儀的測量模型28-34
• 2.3.1 光纖Bragg光柵與等強度懸臂梁之間的傳感模型28-30
• 2.3.2 風杯轉速與風速的數(shù)學模型30-33
• 2.3.3 光纖Bragg光柵風向傳感器數(shù)學模型33-34
• 2.4 小結34-36
• 第三章 光纖Bragg光柵風速風向儀的研制36-46
• 3.1 引言36
• 3.2 傳感器加工組件的材料選擇36-38
• 3.2.1 粘貼劑的選擇36-38
• 3.2.2 加工組件材料選擇38
• 3.3 風速傳感器的零件加工原理及其加工38-41
• 3.3.1 風杯式主體39
• 3.3.2 轉速凸輪39-40
• 3.3.3 等強度懸臂梁40
• 3.3.4 光纖Bragg光柵風速傳感器的裝配40-41
• 3.4 風向傳感器的零件加工原理及其加工41-44
• 3.4.1 風向標主體41
• 3.4.2 角度凸輪41-42
• 3.4.3 方向凸輪42-43
• 3.4.4 等強度懸臂梁43
• 3.4.5 光纖Bragg光柵風向傳感器的裝配43-44
• 3.4.6 光纖的熔接和保護44
• 3.5 小結44-46
• 第四章 光纖Bragg光柵風速風向儀的測試實驗46-76
• 4.1 引言46
• 4.2 光纖Bragg光柵風速傳感器的測試實驗與分析46-55
• 4.2.1 實驗原理46-47
• 4.2.2 風洞實驗47-48
• 4.2.3 試驗中的儀器48-50
• 4.2.4 風速傳感器的測試實驗及數(shù)據(jù)分析50-55
• 4.3 光纖Bragg光柵風向傳感器的測試實驗與分析55-74
• 4.3.1 實驗原理55-56
• 4.3.2 風向傳感器的測量精度56-57
• 4.3.3 測試平臺的研制57-58
• 4.3.4 風向傳感器的測試實驗及數(shù)據(jù)58-74
• 4.4 小結74-76
• 第五章 總結與展望76-78
• 5.1 總結76
• 5.2 展望76-78
• 致謝78-80
• 參考文獻80-86
• 附錄A 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文與參加課題86

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：光纖Bragg光柵動態(tài)風速風向儀的研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：335891