旋轉(zhuǎn)機(jī)械光纖信號(hào)無接觸傳輸方法及特性的研究.pdf

1、隨著光纖傳感技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷創(chuàng)新，為機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)與故障監(jiān)測(cè)開辟了一種全新的測(cè)試原理和檢測(cè)方法，光纖光柵檢測(cè)技術(shù)已開始應(yīng)用于汽輪機(jī)等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合，為滿足監(jiān)測(cè)光路中，旋轉(zhuǎn)機(jī)械平臺(tái)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備之間信息連接的需要，需用到光纖旋轉(zhuǎn)連接裝置，以實(shí)現(xiàn)光纖信號(hào)在高速轉(zhuǎn)子和靜止的檢測(cè)設(shè)備之間高效穩(wěn)定地傳輸。本學(xué)位論文在國(guó)家科技項(xiàng)目“863計(jì)劃”和大學(xué)生自主創(chuàng)新基金的支持下，開展面向旋轉(zhuǎn)機(jī)械的單通道光纖信號(hào)旋轉(zhuǎn)無接觸傳輸方法及

2、特性的研究。
　　從旋轉(zhuǎn)光纖信號(hào)傳輸光路損耗分析入手，提出了光纖信號(hào)旋轉(zhuǎn)傳輸?shù)木唧w工作指標(biāo)，并對(duì)幾種常用的光纖準(zhǔn)直器件的技術(shù)參數(shù)和耦合損耗進(jìn)行對(duì)比分析，分析和推導(dǎo)了三種裝配誤差對(duì)準(zhǔn)直器耦合損耗影響的理論公式，并通過實(shí)驗(yàn)得出影響關(guān)系曲線；基于光路損耗的理論研究和國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，提出并設(shè)計(jì)了一種新型的單通道光纖信號(hào)自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)傳輸隔振連接器（文中簡(jiǎn)稱：自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)連接器），對(duì)其工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行了具體闡述，分析了自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)連

3、接器光路傳輸損耗。該設(shè)計(jì)已獲得國(guó)家專利授權(quán)（CN203595833 U）。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，研制出自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)連接器實(shí)物，并設(shè)計(jì)了裝配和調(diào)試實(shí)驗(yàn)對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，得到了與理論研究相符的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，驗(yàn)證了自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)連接器的可靠性和穩(wěn)定性；搭建了扭振測(cè)試平臺(tái)，以先進(jìn)的光纖光柵測(cè)試方法，開展了自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)連接器的實(shí)驗(yàn)研究，分析了在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的光信號(hào)旋轉(zhuǎn)傳輸特性和方法，并與雙準(zhǔn)直器耦合測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比研究，證明了自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)連接器能充

4、分滿足扭振測(cè)試平臺(tái)旋轉(zhuǎn)光信號(hào)的傳輸和檢測(cè)功用，揭示了雙準(zhǔn)直器耦合和自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)連接器測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，選擇汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子為研究對(duì)象，對(duì)自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)連接器應(yīng)用于實(shí)際工況；搭建了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，介紹了監(jiān)測(cè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)、測(cè)試方法及旋轉(zhuǎn)光路的設(shè)計(jì)，對(duì)比研究了雙準(zhǔn)直器耦合、光纖滑環(huán)、自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)連接器三種光信號(hào)旋轉(zhuǎn)傳輸方案，證明了自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)連接器實(shí)際應(yīng)用的可行性；通過對(duì)三種方案的優(yōu)劣對(duì)比，揭示了不同工況下光信號(hào)旋轉(zhuǎn)傳