發(fā)布時(shí)間：2018-02-13 19:24

  本文關(guān)鍵詞： 振動(dòng)傳感器 多懸臂梁 光纖Bragg光柵 全絕緣 解調(diào)系統(tǒng)　出處：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：振動(dòng)信號(hào)是機(jī)械、化工及電力設(shè)備等裝置的重要工況參數(shù)之一,它的可靠、在線檢測(cè)對(duì)保障安全生產(chǎn)具有現(xiàn)實(shí)意義。常規(guī)的電學(xué)振動(dòng)傳感器不適于易燃易爆等特殊工作場(chǎng)合,在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境中易受干擾,且信號(hào)傳輸距離有限。而基于光纖Bragg光柵的振動(dòng)傳感器具有強(qiáng)絕緣性、抗腐蝕性、抗電磁干擾等顯著優(yōu)點(diǎn),能夠彌補(bǔ)前者不足。本文針對(duì)單懸臂梁結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳感器易產(chǎn)生撓度和轉(zhuǎn)角的缺陷,研究了一種采用全絕緣材料的多懸臂梁光纖Bragg光柵振動(dòng)傳感器及其解調(diào)系統(tǒng)。主要工作內(nèi)容如下:(1)分析了多懸臂梁光纖Bragg光柵振動(dòng)傳感器的測(cè)量原理,設(shè)計(jì)了一種光纖Bragg光柵振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu),建立了其傳感模型;通過(guò)靜態(tài)有限元分析與模態(tài)有限元分析結(jié)果對(duì)多懸臂梁結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;基于3D打印技術(shù),研制了全絕緣光纖光柵振動(dòng)傳感器。(2)設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了光纖Bragg光柵振動(dòng)傳感器解調(diào)系統(tǒng),解調(diào)系統(tǒng)工作帶寬可達(dá)80nm,輸出功率可調(diào),解調(diào)頻率高達(dá)5kHz,實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)傳感信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、處理。(3)搭建了光纖光柵振動(dòng)傳感器測(cè)試平臺(tái),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明:所研發(fā)的傳感器靈敏度為6.27pm/g,線性度為3.3%,重復(fù)性誤差為6.475%FS,遲滯為±5.19%FS,固有頻率為240Hz,工作帶寬可達(dá)170Hz能夠滿足大多數(shù)工業(yè)設(shè)備故障所致的低頻振動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)需求。
[Abstract]:Vibration signal is one of the important working condition parameters of mechanical, chemical and power equipment. Its reliability and on-line detection are of practical significance in ensuring safe production. Conventional electrical vibration sensors are not suitable for special work conditions, such as flammable and explosive, etc. The vibration sensor based on fiber Bragg grating has the advantages of strong insulation, corrosion resistance, electromagnetic interference and so on. In this paper, the single cantilever structure vibration sensor is easy to produce deflection and angle defects. A multi-cantilever fiber Bragg grating vibration sensor and its demodulation system are studied in this paper. The main work is as follows: 1) the measurement principle of the multi-cantilever fiber Bragg grating vibration sensor is analyzed. A structure of fiber Bragg grating vibration sensor is designed and its sensing model is established. The structural parameters of multi-cantilever beam are optimized by static finite element analysis and modal finite element analysis. The demodulation system of fiber Bragg grating vibration sensor is designed and developed. The working bandwidth of the demodulation system is up to 80 nm, the output power is adjustable, the demodulation frequency is up to 5 kHz, and the real-time acquisition of vibration sensing signal is realized. The testing platform of fiber Bragg grating vibration sensor is built. The experimental data show that the sensor has a sensitivity of 6.27 pm / g, a linearity of 3.3, a repeatability of 6.475 FSs, a hysteresis of 鹵5.19 FSs, a natural frequency of 240 Hz and a bandwidth of 170 Hz, which can meet the requirements of low-frequency vibration state detection caused by the failures of most industrial equipment.
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1508918