变压器漏磁热损的光纤Bragg光栅检测与温升特性分析

变压器的漏磁场强度随着变压器容量的增大而增大,漏磁场强度越大在变压器各结构中引起的漏磁损耗越大,导致变压器运行效率低下,进而影响变压器的正常运行。对35 kV变压器进行试验,将漏磁产生最大处的温度与油箱产生顶端处的温度进行了对比,试验得出当开风机时该处与油箱顶端处的最高温度差为8.7℃、当负荷降至1倍功率时温差为2.9℃,它们的实时温度曲线图与变压器的运行一致,产生了局部温升的现象。通过光纤Bragg光栅（ FBG）检测温度的变化反映变压器漏磁的情况,从而实现了对变压器漏磁的实时在线监测。     

光纤Bragg光栅折射率调制特性研究

在光纤Bragg光栅(FBG)中两个正反向模式之间会发生耦合,要了解光纤光栅的物理特性,提高反射率的精度,就需要深入研究光纤光栅的耦合模理论.通过光纤Bragg光栅的耦合方程,研究在不同的折射率调制深度的情况之下光纤反射谱变化,并用Matlab做仿真实验,结果发现光栅长度取2,5,10 mm,弱光栅、中度光栅、强光栅在折射率变化0.000 1时的反射谱带宽最大值分别是2.015 0×10-11,5.276 7×10-11,9.2143 ×10-11.计算表明:在固定光栅长度情况下,每0.000 1折射率变化所导致的反射谱带宽变化值在任意反射带中都相对稳定,其中,弱光栅反射谱最小,中度光栅反射谱次之,强光栅反射谱最大.     

风冷变压器油温的动态影响分析

根据油流自下而上循环的特点,将三只光纤Bragg光栅(FBG)温度传感器A,B,C安装在油箱内固定支架的三个位置处,分别用来测量变压器的顶、中、底层油温.光栅中心波长随温度变化而变化,通过FBG中心波长的变化量可实现对油温变化的测量.实验得出变压器的顶、中、底层最高油温分别为73,66.5,52.2℃,打开风机后依次经14,5,3min后开始降温,对应的降温时间常数为4364,3236,1527 s,约25 min后温度稳定在64,52,45℃.分析表明:开风扇后顶、中、底层油温降低存在依次减小的延时,且降温速率依次增高.     

光纤Bragg光栅可变灵敏度液位传感器设计

为了实现对液位的多灵敏度状态下监测,设计了一种利用光纤Bragg光栅(FBG)的可变灵敏度液位传感探头.将薄膜片上的液体压力通过传压杆传送给悬臂梁,将FBG粘贴于悬臂梁上表面,利用灵敏度变换阀改变悬臂梁长度而改变传感器的灵敏度.对悬臂梁进行有限元仿真优化计算,得到悬臂梁的变形特性.悬臂梁长度分别调节为100,90,80 mm状态下,最大变形出现在悬臂梁尖端,分别为4.266,3.457,2.736 mm,裸光栅粘贴处,对应的灵敏度分别为2.0,1.5,1.0 mm/m,实现灵敏度变换.     

FBG应变传感器标定过程中的不确定度研究

为实现光纤Bragg光栅(FBG)应变传感器静态的性能测试和试验分析,设计了一种量程为700×10-6的FBG应变传感器标定装置对其进行校准实验.通过运用最小二乘法对解调仪中的中心波长和计算得出的应变量进行拟合,得到FBG应变传感器的静态标定系数,并分析标定装置的不确定度大小.结果表明:该FBG应变传感器标定装置合成不确定度是2.55×10-6,标定得出的FBG应变传感器的灵敏度1.37 ×10-3nm/10-6,线性度为99.72％,满足FBG应变传感器的标定要求,该传感器能够运用于工程实际中.     

基于熔融沉积成型技术的骨骼成型优化方法*

目前,FDM(熔融沉积成型)三维打印系统在医疗领域的应用日益广泛,为了满足医学领域中人工骨骼制造的多样性、准确性、快速性等多方面的需求,提出了一套骨骼成型优化的方案。首先,针对模型在进行分段等层厚分层算法处理后表面光滑度较低的问题,提出了应用于不同层厚分界处的光顺处理算法;其次,为了保证骨骼模型局部特征区域的成型质量,提出了基于周长与法矢量的自适应层扫描速度算法。选择了胫骨模型作为实验对象,结果表明提出的算法使得骨骼模型的成型质量得到了改善,对模型的成型效率也产生了较大提升,从而验证了算法的有效性。     

表面四电极含金属芯压电纤维的冲击振动传感特性研究

模仿昆虫毛发感受器的结构和功能,设计制备了一种能测量外部振动的表面四电极含金属芯压电纤维(FMPF)冲击振动传感器.采用干压成型法制备了含铂金芯的压电陶瓷纤维胚体,经过高温烧结、涂镀表面电极、高温极化后,制成FMPF传感器.基于压电方程和振动理论,建立了悬臂梁结构的FMPF冲击振动传感器的理论模型,分析了传感信号与冲击振动角度和幅值的关系.把FMPF固定在基体上,搭建了实验系统,测试了FMPF对冲击振动的响应,验证了理论模型.结果表明,FMPF的传感信号和冲击振动的幅值成线性关系,和方向成"8"字形关系.得出了FMPF传感器能够测量冲击振动幅值和方向的结论.     

光纤振动传感系统相位调制模块的嵌入式设计

针对光纤振动传感系统测试与标定环节缺乏便携式振动信号驱动装置的问题,设计了一款基于FreeRTOS和STemWin嵌入式系统的压电陶瓷相位调制模块.该模块使用STM32嵌入式微控制器,结合H桥功率驱动对信号进行功率放大.利用FreeRTOS嵌入式操作系统进行多任务功能部件开发,并设计了STemWin人机交互界面.随后搭建分布式光纤振动传感系统对嵌入式相位调制模块进行测试,结果表明该模块可实现驱动信号频率、占空比、输出极性和电压的调节,并可在总长为11.769km的传感光纤上对冲击信号进行实时采集,且振动信号定位误差在41m以内,从而可满足各类光纤振动传感系统在长距离不同位置处进行振动测试与标定的需求.     

分布式光纤振动传感系统的多级零频点定位研究

为了减少直线结构Sagnac分布式光纤传感系统的定位误差,提出一种多级零频点的优化方法,通过分析直线结构Sagnac分布式光纤传感定位原理,确定固定的采样速率下离散化是造成定位误差大的原因.并分析得出振动信号频域曲线会周期出现多个零频点,进而对振动定位的多级零频点优化方法进行了理论推导,阐明高倍零频点下的定位误差会有效减小.通过实验验证表明,在总长为11.769 km的传感光纤上,优化后的定位方法在不改变采样速率下可保证定位误差提升到±20 m范围内,可以基本满足系统对外界振动信号进行精确定位的要求.     

基于MOPSO与凸优化算法的稀布圆阵列方向图优化

为了降低稀布阵列的峰值旁瓣电平并抑制稀布阵列的栅瓣,提出了一种多目标粒子群与凸优化相结合的方向图综合算法。该算法将多目标粒子群优化(Multi-objective particles swarm optimization,MOPSO)作为全局搜索器,凸优化算法作为局部搜索器来搜索最优解,优化的变量不仅是阵元的权值,而且还加入了阵元位置这一参数,从而能够提供更多的自由度来控制稀布阵列的性能。基于30阵元的稀布圆形阵列的仿真结果表明：与单纯使用MOPSO算法相比,本文提出的用MOPSO算法优化阵元位置,凸优化算法优化阵元权值的联合优化算法,得到的栅瓣和峰值旁瓣电平都小于-19.3　dB。