光纖振動傳感理論與實驗研究.pdf

1、振動檢測已廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備、大型工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)實施等的狀態(tài)監(jiān)測中，可實現(xiàn)對被監(jiān)測對象的健康狀態(tài)評估、故障預(yù)警與診斷等功能，具有重要的現(xiàn)實意義。與傳統(tǒng)的振動傳感器相比，光纖振動傳感器具有抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、易復(fù)用、易組網(wǎng)等特點(diǎn)，更適合在電力系統(tǒng)及其它環(huán)境惡劣的場合應(yīng)用?，F(xiàn)有光纖振動傳感器存在帶寬窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，所以，探索新的不同類型、不同結(jié)構(gòu)的光纖振動傳感器非常必要。
　　論文針對光纖振動傳感器存在的不足，分別提出并研

2、制了新型波長調(diào)制型和強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動傳感器。為了減小溫度對強(qiáng)度調(diào)制型傳感器的影響，論文設(shè)計并搭建了FBG波長解調(diào)系統(tǒng)，并對傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。
　　論文首先對FBG傳感特性及振動傳感原理進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，采用光波和機(jī)械波耦合的原理提出并研制了鋁圓柱封裝的新型FBG振動傳感器，搭建了基于匹配光柵法的FBG波長解調(diào)系統(tǒng)，測試了傳感器的性能，并通過對匹配FBG進(jìn)行合理封裝，減小了溫度對傳感器的影響;然后，論文分析了光纖中光的模

3、式和現(xiàn)有強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動傳感器的原理，提出并研制了懸臂梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動傳感器，分析并實驗測試了懸臂梁的長度、寬度和厚度及光纖在懸臂梁下的位置對傳感器性能的影響，實驗測試了傳感器的穩(wěn)定性、線性特性和溫度特性。
　　論文提出的兩種類型的傳感器采用了新的封裝結(jié)構(gòu)，具有帶寬大、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，但存在溫度穩(wěn)定性的問題。針對所設(shè)計的強(qiáng)度調(diào)制型振動傳感器的溫度穩(wěn)定性問題，論文提出了采用FBG測量環(huán)境溫度對振動進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ā?b

4、r>　　為了解調(diào)FBG的中心波長，論文設(shè)計并搭建了帶有F-P標(biāo)準(zhǔn)具校準(zhǔn)功能的FBG波長解調(diào)系統(tǒng)，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具的應(yīng)用，提高了FBG波長解調(diào)的精度;論文對設(shè)計的強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，與FBG波長解調(diào)系統(tǒng)相結(jié)合，設(shè)計并搭建了強(qiáng)度和波長同時解調(diào)的傳感系統(tǒng)，實現(xiàn)了振動和溫度的同時測量及溫度對振動測量的補(bǔ)償。實驗測試了振動和溫度同時測量的相互影響、溫度補(bǔ)償?shù)男Ч罢駝訙y量的靈敏度。通過對傳感器進(jìn)行改進(jìn)，使振動測量的溫度穩(wěn)定性和靈敏