光纖振動傳感理論與實驗研究.pdf

1、振動檢測已廣泛應用于電氣設備、大型工程結構和基礎實施等的狀態(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、易復用、易組網(wǎng)等特點，更適合在電力系統(tǒng)及其它環(huán)境惡劣的場合應用。現(xiàn)有光纖振動傳感器存在帶寬窄、結構復雜的問題，所以，探索新的不同類型、不同結構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、制了新型波長調制型和強度調制型光纖振動傳感器。為了減小溫度對強度調制型傳感器的影響，論文設計并搭建了FBG波長解調系統(tǒng)，并對傳感器結構進行了改進。
　　論文首先對FBG傳感特性及振動傳感原理進行了分析，在此基礎上，采用光波和機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波長解調系統(tǒng)，測試了傳感器的性能，并通過對匹配FBG進行合理封裝，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)有強度調制型光纖振動傳感器的原理，提出并研制了懸臂梁結構的強度調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構，具有帶寬大、結構簡單的特點，但存在溫度穩(wěn)定性的問題。針對所設計的強度調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)境溫度對振動進行溫度補償?shù)姆椒ā?b

4、r>　　為了解調FBG的中心波長，論文設計并搭建了帶有F-P標準具校準功能的FBG波長解調系統(tǒng)，F(xiàn)-P標準具的應用，提高了FBG波長解調的精度;論文對設計的強度調制型光纖振動傳感器結構進行了改進，與FBG波長解調系統(tǒng)相結合，設計并搭建了強度和波長同時解調的傳感系統(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償。實驗測試了振動和溫度同時測量的相互影響、溫度補償?shù)男Ч罢駝訙y量的靈敏度。通過對傳感器進行改進，使振動測量的溫度穩(wěn)定性和靈敏