基于光纤技术的叶端定时传感器

叶端定时测量是一种新型的在线实时测量叶片振动的有效方法，激光光纤叶端定时传感器是整个测试系统设计的关键，该文研究了叶端定时测量方法，并对应用于高速旋转汽轮机叶片振动在线实时监测的光叶端定时传感器进行了设计研究和试验，研究了一个具有高分辨、大频宽和高信噪比的激光光纤传感器的设计方案，并且得到了实验室验证。     

基于多模态传递比的旋转叶片动应变场重构方法

针对旋转叶片非接触式应力/应变测试的需求,本文提出一种基于多模态传递比的叶片动应变场重构方法。首先,基于多自由度(MDOF)系统的振动微分方程,在模态坐标系下建立位移频响函数(FRF)和应变频响函数,进而得到位移-应变响应传递比表达式;以某12扇区的叶盘为分析对象,建立叶片有限元模型并进行模态分析,通过提取多模态叶尖位移和叶身应变,得到总位移-应变传递比矩阵和定向位移-应变传递比矩阵;最后,基于Simulink平台进行旋转叶片叶尖定时采样(BTT)仿真模拟,通过周向傅里叶拟合算法(CFF)对欠采样信号进行振动位移重构,将得到的叶尖位移代入传递比表达式,得到叶身应变。研究结果表明：在非共振态下,由叶尖位移重构得到的叶身总应变与有限元分析得到的总应变相对误差为0.12%～14.56%,定向应变相对误差为1.92%～14.70%,验证了本文提出的基于多模态传递比的叶片动应变场重构方法的有效性。     

基于电涡流技术的叶尖间隙及定时测量研究

透平机械叶尖间隙以及叶片的振动幅值是表征叶片健康状况以及进行叶片故障预测的重要参数。本文提出一种基于电涡流传感技术的叶尖间隙及振动幅值测量的方法,该方法利用电磁感应原理,通过测试标定获取输出电压信号与叶尖间隙变化的关系,提出在欠采样情况下叶顶间隙的获取方法。运用高速采集装置进行叶尖定时信号采集,获取叶片达到传感器的时间;随后结合电涡流叶尖间隙及定时分析算法对测试信号进行后处理计算,可得到旋转机械在运行状态下的叶尖间隙及叶片振动参数。在搭建的模拟实验台上进行不同运行转速下的测试实验,结果表明该测量方法可以准确获取叶尖间隙值及叶片振动位移值,相较于传统的电容技术及光纤技术具有更强的抗环境干扰能力,适合执行长期的状态监测任务,有较高的工程实践价值。     

强磁场、高电压环境下使用的光纤振动传感器设计

利用光纤具有的抗电磁干扰等优点。结合发电机端部线圈振动测试的特点即振动主要成分为100Hz频率,设计了一种光纤振动传感器。传感器输出为脉冲波,通过记数方式实现振动的测量,因此测试精度较高且相应的测试部分容易实现。介绍了传感器的设计原理,并将该传感器在标准振动模拟台上进行试验,给出传感器的实际输出波形。     

核电厂调试阶段旋转设备振动测量与故障分析

一台核电机组从设计、采购、安装、调试到运行,每一个环节结都至关重要。为保证核电厂转机设备的处于安全可控的运行状态,在调试期间就建立了旋转机械离线振动监测系统。依托专业的测量仪器和分析软件,配合振动分析专业知识,对振动超标的设备进行了故障分析,进行相应的维修处理后,振动达到了健康水平,为核电站调试的顺利进行提供了强有力的保障。     

通过压电式传感器测量振动结构的体积位移

以简支板为例，提出一种新的压电式传感器的设计方法测量体积位移，通过在板表面布置一组相同形状的矩形PVDF薄膜作为传感器。然后通过对这组PVDF传感器的输出信号设计相应的加权系数，使加权后输出信号之和等于体积位移，研究表明这种传感器设计方法与辐射体表面上的外源励力性质（如激励力类型、频率以及位置等）无关。     

转子涡动对涡轮叶片非接触式应力测量精度的影响研究

利用叶尖计时（BTT）技术进行涡轮叶片健康监测时,为了获得叶片的真实应力状态和保证测量的高精度要求,本文考虑了转子涡动对叶片非接触式应力测量（NSMS）精度的影响。首先推导了考虑转子涡动的叶片振动提取算法;并通过建立叶片振动有限元模型,模拟了转子不平衡作用下叶片-转子系统的动力学性能。通过对比考虑涡动和不考虑涡动两种算法提取的叶片振动,得到：不考虑转子涡动时,叶尖振动位移幅值为10μm,速度幅值为1.5 m/s考虑涡动时,叶尖振动位移幅值为6μm,速度幅值为1 m/s。结果表明：不考虑转子涡动时,得到的叶尖振动将会偏大,进而使得计算应力大于实际值,不能表达叶片运转过程中的真实应力状态。本文的研究可为提高涡轮叶片NSMS精度提供依据。     

计算旋转叶片动态频率的一种新方法

针对旋转叶片的结构和工作特点,基于旋转态下的悬臂梁理论,建立了考虑叶片离心力作用的动力学方程.采用梁函数法推导了在变转速状态下悬臂梁频率的解析表达式,进而确定了叶片在离心力作用下的固有频率随转速的变化规律,获得了叶片动频率、静频率与转速之间的关系,得到了一种新的叶片动频系数公式.最后,采用解析法和经验公式法分别计算某叶片的前三阶动频,结果表明该方法的合理性.     

非接触式测量高温的传感器设计

本文给出了一种非接触式测量高温的传感器的设计，并推导了被测物体测量与检测器输出的光电流之间的关系。     

光纤悬壁梁式振动传感器的研究

研究了一种新型结构的光纤悬臂梁式振动传感器,该传感器的光纤悬壁梁带有光纤微准直透镜,提高了光路的光耦合效率,接收探头采用双光路差分结构,大大提高了传感器灵敏度,同时也增强了抗干扰能力,通过实验测试研究了该传感器对压电陶瓷激振的响应特性,证实了该传感器对振动测试的能力。     

新型防爆光纤液位检测系统的研制

设计了一种新型本安防爆光纤传感器，测量易燃易爆液体贮罐液面高度，从而确定不同时刻的液体贮存量，光纤感应采集传输液位高度和变化方向信号，经光电转换、信号放大、CPLD数据处理后，将信号输入到计算机进行计算管理，显示并打印出易燃易爆液体输出或输入和库存量，这种系统特别适用于石油化工等领域的液位检测。     

六维大力传感器测量原理研究

针对巨型重载操作机六维大力测量的难题,提出了一种并联六维大力测量的方法,即采用Stewart结构与重型操作机械手手臂并联的方式,将机械手臂所受六维大力的小部分分载于Stewart结构的六杆,并对传感器进行力学解耦,进而实现六维大力值的测量.给出了六维大力传感器的仿真实例,并分析了传感器重要参数对分载能力的影响.实例表明:增大分载粱半径和减小上平台厚度都会提高分载能力,尤其分载粱半径对分载能力影响较大.为六维大力传感器的进一步优化设计提供了一定的理论依据,且最终验证了该测量方法的合理性和有效性.     

光纤传感器对煤岩体声发射的检测

为实时掌握煤岩体安全状况,将光纤Sagnac传感器应用于煤岩体的声发射检测。当煤岩体因外力或内部缺陷产生的声发射信号被光纤传感器检测到,光纤传感器输出端的输出光强便发生变化;通过对输出光强进行监测,并经傅立叶变换后得到声发射信号的频率特征。对整个系统进行计算机仿真,结果表明,该系统适用于煤岩体声发射信号的特征识别。     

分布式光纤传感数据采集系统设计

基于拉曼散射温度效应和光时域反射技术,设计了100 MHz高速数据采集系统SDLaser_DAQ600,实现对空间环境温度场测量。在数据采集系统中利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA),采用实时累加平均算法对原始光纤传感信号进行累加平均,支持10 km光纤实时采样,空间分辨率达到1 m。实验结果表明,65 536次数据累加平均可以得到平滑的斯托克斯和反斯托克斯曲线,使光纤传感信号的信噪比提高到90 d B以上,能够为分布式温度测量提供良好的数据支持。     

离心风机旋转叶片表面压力分布实验研究与三元数值分析

本文利用作者自行设计的机械密封式压力传输器，对离心通风机旋转叶片表面静压分布进行测量，并绘制出静压分布曲线，将此曲线与三元流变分有限元程序的计算结果进行比较分析，得出若干结论，可为离心风机的工程设计提供借鉴．     

旋转中心偏移对反射光调制强度的影响

为了研究新型的旋转中心偏移传感器,在Gauss光束分析法的基础上,提出了漫反射强度调制型光纤传感器测量旋转中心偏移的计算模型。该模型从数学上描述了旋转中心偏移和反射光强度调制之间的关系,定量地得出了光纤束结构参数对传感器灵敏度和线性范围的影响。建立了高精度旋转中心偏移测量实验系统,对模型进行了实验验证。在旋转中心偏移较小的情况下,模型与实验结果相符。     

叶端定时测量数据分析方法研究

针对异步振动和同步振动情况分析研究了旋转叶片振动参数测量数据处理的各种方法,尤其对传感器非均匀安装及其数据处理进行了探讨研究。     

一种RIM型低频振动光纤加速度传感器的设计

设计了一种反射式光强调制光纤传感器（RIM—FOS），用于测量低频振动加速度信号．由于只采用一根单模光纤用于发射和接收，整体结构紧凑小巧且在一定条件和范围内使其数学模型相对简练，通过数字和线性化处理可不失真地实时输出低频振动加速度信号．此传感器具有信号失真小，对初始位移漂移不敏感的特点。     

基于旋转电弧传感器的NU-SVR水下焊缝偏差识别算法

文章提出了基于旋转电弧传感器的NU-SVR水下焊缝偏差识别算法。Nu-SVR通过对基于旋转电弧传感器采集到的不同偏差的水下焊接信号进行学习,然后对水下电流信号进行焊缝偏差识别得出偏差。相对于传统的回归算法-区间积分法和神经网络法,本算法具有具有更好的识别能力。最后通过水下焊接实验,其最大的识别误差仅为0.48mm,证明了该方法十分有效。     

Operation principle of a novel curvature plastic fiber optic sensor

The operation principle of a new type of intensity modulate macrobend curvature optical fiber senor was presented based on surface light scattering theory. Sensor‘s static and dynamic performance was investigated. This type of sensor can distinguish between positive and negative bending directions. When curvature radius is larger than 50mm, the sensor will keep good linearity. Two-dimensional shape measurement experiments using curvature sensors have been implemented.