旋轉機械的非接觸式FBG振動傳感器及測試系統(tǒng)的研究.pdf

1、汽輪機、壓氣機、發(fā)電機和航空發(fā)動機等作為主要的旋轉機械，它們在現(xiàn)代工業(yè)化穩(wěn)步發(fā)展的進程中，扮演了重要的角色，是一些軍事和民用部門的基礎關鍵設備。其關鍵部件轉子、葉片等經常運行在高速、重載、高溫、高壓工況和腐蝕性、電磁干擾等極端惡劣環(huán)境下，老化、失效和損傷日益嚴重，為此迫切需要有效的監(jiān)測技術，以避免可能發(fā)生的災難性事故。過去采用傳統(tǒng)的電測傳感技術很難或根本無法實參現(xiàn)多數(shù)、在線動態(tài)監(jiān)測；傳統(tǒng)的定期、離線檢修，導致安全隱患多，停機時間長，無法

2、防止運行過程中的突發(fā)性事故。本文研究的內容就是為克服傳統(tǒng)的傳感測試技術的不足，實現(xiàn)旋轉軸的非接觸式振動的實時檢測，提出一種基于光纖光柵傳感的非接觸式振動傳感器實現(xiàn)對旋轉軸振動的實時檢測方法。
　　本論文結合了彈性力學，磁學，光纖光柵傳感技術以及機械設計等多學科的知識，設計非接觸式FBG振動傳感器，主要的工作包括以下幾個方面：
　　1.首先闡述了本文的研究目的意義，以及分析了旋轉軸振動測量技術的研究現(xiàn)狀和基于光纖光柵傳感技術設

3、計的振動傳感器的研究現(xiàn)狀；
　　2.結合彈性力學，磁學以及光纖光柵傳感原理，通過理論推導，建立傳感器物理等效模型；分析非接觸式FBG振動傳感器的性能，并對非接觸式FBG振動傳感器的動態(tài)性能進行仿真分析，充分論證方案的可行性，完成該傳感器的結構設計；
　　3.建立非接觸式FBG振動傳感器的靜態(tài)動態(tài)特性研究實驗系統(tǒng)，并利用Lab VIEW和MATLAB軟件設計上位機處理程序，便利的處理實驗中的大量數(shù)據(jù)，完成傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)

4、特性研究，分析其傳感特性，實驗結果如下所示：其量程為2-2.4mm，靈敏度-1.694pm/um，線性度2.92％，線性擬合相關系數(shù)0.9981，直線擬合方程為：Δλ=-1694×d+4250，重復性誤差為1.25％，遲滯誤差3.05％，傳感器頻帶：0-1300HZ；諧振頻率約：1500HZ；
　　4.基于武漢理工大學大型旋轉機械測試實驗平臺，搭建基于電渦流位移傳感器和非接觸式FBG振動傳感器的旋轉軸振動檢測系統(tǒng)，設計電渦流位移振