旋轉機械光纖信號無接觸傳輸方法及特性的研究.pdf

1、隨著光纖傳感技術的飛速發(fā)展和不斷創(chuàng)新，為機械系統(tǒng)的狀態(tài)與故障監(jiān)測開辟了一種全新的測試原理和檢測方法，光纖光柵檢測技術已開始應用于汽輪機等大型旋轉機械運行狀態(tài)實時監(jiān)測的場合，為滿足監(jiān)測光路中，旋轉機械平臺、監(jiān)測系統(tǒng)設備之間信息連接的需要，需用到光纖旋轉連接裝置，以實現(xiàn)光纖信號在高速轉子和靜止的檢測設備之間高效穩(wěn)定地傳輸。本學位論文在國家科技項目“863計劃”和大學生自主創(chuàng)新基金的支持下，開展面向旋轉機械的單通道光纖信號旋轉無接觸傳輸方法及

2、特性的研究。
　　從旋轉光纖信號傳輸光路損耗分析入手，提出了光纖信號旋轉傳輸?shù)木唧w工作指標，并對幾種常用的光纖準直器件的技術參數(shù)和耦合損耗進行對比分析，分析和推導了三種裝配誤差對準直器耦合損耗影響的理論公式，并通過實驗得出影響關系曲線；基于光路損耗的理論研究和國內外發(fā)展的現(xiàn)狀，提出并設計了一種新型的單通道光纖信號自適應旋轉傳輸隔振連接器（文中簡稱：自適應旋轉連接器），對其工作原理、結構設計及創(chuàng)新點進行了具體闡述，分析了自適應旋轉連

3、接器光路傳輸損耗。該設計已獲得國家專利授權（CN203595833 U）。
　　在理論分析的基礎上，研制出自適應旋轉連接器實物，并設計了裝配和調試實驗對其性能進行測試，得到了與理論研究相符的實驗結論，驗證了自適應旋轉連接器的可靠性和穩(wěn)定性；搭建了扭振測試平臺，以先進的光纖光柵測試方法，開展了自適應旋轉連接器的實驗研究，分析了在實驗室環(huán)境下的光信號旋轉傳輸特性和方法，并與雙準直器耦合測試系統(tǒng)進行了對比研究，證明了自適應旋轉連接器能充

4、分滿足扭振測試平臺旋轉光信號的傳輸和檢測功用，揭示了雙準直器耦合和自適應旋轉連接器測試系統(tǒng)的優(yōu)缺點。
　　相對于實驗室環(huán)境，選擇汽輪機轉子為研究對象，對自適應旋轉連接器應用于實際工況；搭建了汽輪機轉子狀態(tài)實時監(jiān)測平臺，介紹了監(jiān)測平臺的結構、測試方法及旋轉光路的設計，對比研究了雙準直器耦合、光纖滑環(huán)、自適應旋轉連接器三種光信號旋轉傳輸方案，證明了自適應旋轉連接器實際應用的可行性；通過對三種方案的優(yōu)劣對比，揭示了不同工況下光信號旋轉傳