核電作為一種低碳、高效、穩(wěn)定的清潔能源,是解決環(huán)境污染和能源短缺等問題的重要手段。核電安全問題是制約核電發(fā)展的重要因素,國家領(lǐng)導(dǎo)人強調(diào),發(fā)展核電的頭等大事是安全。在主流的壓水堆核電站中,蒸汽發(fā)生器傳熱管的微動損傷嚴重威脅到核電站的安全運行。傳熱管的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測對于優(yōu)化蒸汽發(fā)生器設(shè)計、實時掌握壓水堆的安全狀態(tài)、維護核電站安全具有重要意義。由于傳熱管處于高溫、高壓、強電磁干擾的流體環(huán)境,對傳感器的尺寸要求嚴格,傳統(tǒng)的傳感檢測技術(shù)難以滿足要求。光纖琺珀加速度傳感技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、精度高、抗電磁干擾、遠距離測量等優(yōu)點,適用于蒸汽發(fā)生器傳熱管的微振動監(jiān)測。因此本課題研發(fā)了基于雙端固支梁的光纖琺珀加速度傳感器,結(jié)合光纖琺珀非掃描相關(guān)解調(diào)系統(tǒng),以實現(xiàn)傳熱管的高速高精度微振動監(jiān)測,優(yōu)化蒸汽發(fā)生器的傳熱管設(shè)計。本文建立了琺珀傳感和相關(guān)解調(diào)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計出光纖琺珀傳感的光路結(jié)構(gòu);通過仿真分析了光源噪聲和琺珀腔傾斜形變對傳感信號的影響;基于雙端固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計加速度傳感器,并根據(jù)理論公式分析傳感器的靈敏度、固有頻率等各項性能參數(shù),優(yōu)化傳感器機械結(jié)構(gòu);完成光纖琺珀解調(diào)儀的光學(xué)解調(diào)模塊和軟硬件系統(tǒng)設(shè)計;...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 傳熱管微動損傷研究現(xiàn)狀
    1.3 光纖加速度傳感研究現(xiàn)狀
        1.3.1 強度調(diào)制型
        1.3.2 波長調(diào)制型
        1.3.3 相位調(diào)制型
    1.4 課題研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
2 光纖琺珀傳感系統(tǒng)原理
    2.1 琺珀傳感的基本原理
        2.1.1 光纖琺珀傳感的理論模型
        2.1.2 光楔的理論模型
        2.1.3 光纖琺珀非掃描相關(guān)解調(diào)結(jié)構(gòu)
    2.2 光源特性及噪聲分析
    2.3 琺珀腔變形仿真分析
    2.4 本章小結(jié)
3 光纖琺珀加速度傳感器的設(shè)計
    3.1 加速度傳感器的傳感原理
        3.1.1 加速度傳感器測位移的理論模型
        3.1.2 雙端固支梁的理論模型
    3.2 加速度傳感器的動態(tài)特性
    3.3 雙端固支梁的特性及優(yōu)化
    3.4 傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工
    3.5 傳感器的裝配
    3.6 本章小結(jié)
4 解調(diào)系統(tǒng)關(guān)鍵模塊設(shè)計
    4.1 整體系統(tǒng)設(shè)計
    4.2 光源設(shè)計與降噪
        4.2.1 光源的選擇
        4.2.2 模式噪聲分析
        4.2.3 模式噪聲濾除方法
    4.3 光楔的設(shè)計與制作
    4.4 硬件解調(diào)模塊設(shè)計
        4.4.1 電源的設(shè)計與隔離
        4.4.2 濾波放大電路設(shè)計
        4.4.3 數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計
    4.5 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)實驗及結(jié)果分析
    5.1 硬件系統(tǒng)測試
        5.1.1 線陣CCD功能測試
        5.1.2 有源濾波電路
        5.1.3 USB傳輸功能測試
    5.2 彎曲繞纖器測試
    5.3 系統(tǒng)標定實驗
    5.4 傳感器極端環(huán)境測試
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻



本文編號：3803959