基于光纖光柵磁耦合傳感器的葉尖定時法振動監(jiān)測的研究.pdf

1、通風(fēng)機是煤礦生產(chǎn)中的特大型關(guān)鍵設(shè)備之一，被形象地稱為“礦井肺臟”。旋轉(zhuǎn)葉片是通風(fēng)機的核心零部件，葉片振動超標(biāo)會對通風(fēng)機的安全性和可靠性造成嚴重影響。由于通風(fēng)機葉片通常在高粉塵、高油污的惡劣環(huán)境下工作，現(xiàn)有傳感器很難滿足對葉片振動的實時在線監(jiān)測需求。本文提出了基于光纖光柵磁耦合傳感器的葉尖定時法，來對通風(fēng)機葉片振動進行研究和分析，旨在實現(xiàn)對葉片振動的遠距離非接觸式實時安全在線監(jiān)測。相比電類傳感器和光纖光強反射式傳感器，光纖光柵磁耦合傳感器

2、具有本質(zhì)防爆、能在空氣潮濕、高粉塵、高油污等惡劣環(huán)境下良好工作、可實現(xiàn)遠距離信號傳輸、易于與其它光纖光柵傳感器聯(lián)合組成網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)多參數(shù)分布式在線監(jiān)測等明顯優(yōu)勢。
　　 針對所提的這種方法，本文進行了研究?，F(xiàn)階段所做主要工作包括以下幾個方面：
　　 (1)研究了葉片振動產(chǎn)生的機理以及反應(yīng)葉片振動的三個主要參數(shù)：振動應(yīng)力、振型、固有頻率；在此基礎(chǔ)上列舉了葉片的靜頻以及動頻的理論計算公式，為后面研究葉片振動監(jiān)測打下理論基礎(chǔ)。<

3、br>　　 (2)在前人的基礎(chǔ)上研制出了光纖光柵與磁鐵探頭相結(jié)合的傳感器，并將其作為葉尖定時傳感器來使用。根據(jù)傳感器葉尖定時信號同步轉(zhuǎn)換理論分析，光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)出光纖光柵中心波長λB(t)的最大值所對應(yīng)的時間信號即為所求的葉片端部到達葉尖定時傳感器的時間脈沖信號。此時光纖光柵中心波長λB(t)最大值只是作為閥值使用。這從原理上論證了該傳感器作為葉尖定時傳感器用于葉片振動監(jiān)測思路的可行性。
　　 (3)運用ANSYS對光纖光

4、柵磁耦合傳感器結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析，得出了其前10階振型以及每階振型所對應(yīng)的理論固有頻率。從第一階振型開始，依次分析傳感器各階振型，發(fā)現(xiàn)其第三階振型是膜片帶動光纖光柵沿磁鐵探頭軸向振動，所對應(yīng)的理論固有頻率為79.5Hz是本文所需重要參數(shù)。
　　 (4)通過振動實驗得知傳感器實際固有頻率為85Hz左右。通過靜態(tài)位移實驗和轉(zhuǎn)速實驗確定了傳感器安裝時磁鐵探頭與所測葉片之間的合適距離范圍為2.5mm～4mm。分別進行正常葉片以及在某一葉