旋转机械扭振检测方法的研究现状及展望

旋转机械扭振是影响旋转机械工作可靠性和使用寿命的主要因素之一,近年来由于扭振引起的大型机组事故日益增多,因此如何检测扭振成为机械行业一大重点.扭振的检测过程可分为扭振信号的测量和扭振信号的提取分析这两个步骤.将扭振信号的测量方法分为接触式测量法和非接触式测量法两类,将扭振信号的提取分析方法分为基于傅里叶变化法和基于信号分解法两类,并对这几类方法中的具体每种方法进行了介绍,详细地阐述了每种方法的工作原理、研究意义、实际应用以及优缺点,最后对这几类方法的发展趋势进行了展望,希望对今后的旋转机械扭振检测方法的研究起到一定的参考和指导作用.     

一种新型光纤光栅倾角传感器的研制

光纤光栅倾角传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、化学性能稳定、传输损耗小等优点,但现有的光纤光栅倾角传感器的测量分辨率低、寿命低、体积大等缺点,限制了其在土木工程监测中的广泛应用。基于此思路,提出了一种新型的光纤光栅倾角传感器,该传感器主要由应变梁、摆锤、光纤布拉格光栅组成,两根光栅对称地贴于应变梁的两侧,由于摆锤的转动迫使应变梁发生弯曲变形,使一侧的光栅受拉,另一侧的光栅受压,这样便可以通过测量由光纤光栅反射回的光的波长变化来计算倾角的改变。实验证明此传感器不受温度影响,且具有较高的分辨率,可较好地应用于工程结构的变形检测。     

电磁力式光纤光栅直流大电流传感技术研究

直流大电流的计量在电镀、电冶、电池、电气机车等领域占有重要地位。介绍了电磁力式光纤光栅电流传感的原理,设计了基于光纤光栅的大电流传感器结构,借助光纤光栅直流大电流传感实验平台,在直流电流(0～500～0A,步进50A)激励下,光纤光栅传感器的中心波长偏移855.2pm,电流敏感度为34.1pm/(100A)2,试验结果表明该方法可以进行直流大电流的测量。     

一种新颖的光纤光栅轮轴计数传感器

基于光纤Bragg光栅传感原理，采用双光栅匹配滤波强度解调方案，研制了一种新型的光纤光栅轮轴计数传感器。从理论上分析了该传感器的工作原理，并进行了实验研究，取得了理论与实验一致的结果。这种光纤类传感器具有不怕潮湿、粉尘、抗电磁干扰等优点。此外，由于使用双光栅匹配滤波强度解调方案，不必使用昂贵的波长解调设备，所以该传感器成本低，有望替代现有的电类产品，在工程实践中获得广泛应用。     

光纤光栅压力传感器实验研究

介绍了一种新颖的光纤布喇格光栅压力传感器，这种传感器将光纤光栅粘贴在圆柱形细杆的侧面，同时通过光纤光栅解调仪监测光栅布喇格波长的漂移。实验表明，该光纤光栅压力传感器具有良好的灵敏性、线性和重复性，且有较快的响应速度。将实验测量数据与理论值进行了比较，两者差别很小。     

光纤光栅用于混凝土结构监测的研究

基于重大工程结构健康监测的高精度要求，光纤光栅传感技术应运而生。文中首先讨论了光纤光栅用于混凝土结构健康监测的两项关键技术：光纤光栅传感器的安装工艺和消除光纤光栅交叉的敏感性，然后在粘钢加固混凝土立柱上进行了加载试验研究，同时与粘贴在相同位置的电阻应变片进行了对比，实验结果证明了用光纤光栅传感器进行结构健康监测这一方法的可行性和先进性。     

光纤光栅传感技术在桥梁监测中的应用研究

重点阐述了在桥梁监测中应用较多的振弦传感器与布拉格光栅传感器的对比试验研究 ,结果表明光栅传感器相比振弦传感器而言完全满足实际工程应用的要求。同时根据光纤光栅传感技术在桥梁监测中的应用探讨了其在桥梁监测中应用所面临的一些关键问题及实现途径。     

应用于油田开发的光纤传感技术

光纤光栅传感器已在国外的油田开发中得到应用,分布式光纤传感技术尚未成熟,应用于油田开发尚需时日。本文介绍了光纤光栅传感器和各种分布式光纤传感器的原理,重点介绍了基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感器。通过和光纤光栅传感器作对比,分析了基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感器应用于油井参数监测的优势。     

飞秒激光耐高温光纤光栅传感器的制备

针对传统光纤光栅传感器由于折射率调制量导致温度稳定性差的缺点,利用了飞秒激光诱导折射率变化的机理制备了一种耐高温的光纤光栅温度传感器. 首先采用800 nm飞秒激光结合相位掩膜板法在标准通信光纤上写制了光纤布拉格光栅传感器,然后通过高温退火实验对该传感器在900 ℃下的温度稳定性进行了测量,最后采用线性拟合的方法得到了传感器的温度灵敏度系数. 实验结果表明,该传感器在900 ℃下具有较好的温度稳定性,在温度为100 ℃到900 ℃范围内温度灵敏度系数达到1.27×10-11 m/℃.     

光纤光栅检测的锚杆拉拔实验研究

为了实现煤矿锚杆受力过程及安全状态的长期连续监测,用光纤光栅传感技术构建锚杆支护的监测系统并做了实验.在实验室模拟煤矿井下巷道锚杆支护的受力过程,使用Φ18的金属锚杆,实验拉拔载荷达到76.44kN,采用3个沿杆身安装的光纤光栅传感器测试轴向应变,1个光纤光栅端头式测力计测试锚杆端部轴力,在杆身对应位置安装3个电阻应变片,研究锚杆端部轴力和杆身应变的变化.拉拔实验表明,光纤光栅端头式测力计检测锚杆轴力与杆身光纤光栅传感器、电阻应变片测试应变结果相一致,杆身光纤光栅传感器的应变传递系数为0.879.光纤光栅端头式测力计具有可重复使用、易于安装和保护的优点.     

一类弯曲与扭转联合作用下的薄壁梁系统的初边值问题

在给定的Sobolve空间中,研究了一类非线性梁方程组的初边值问题.描述了弯曲和扭转联合作用下薄壁梁的振动问题,利用Faedo-Galerkin方法,通过对变系数及非线性项的处理,证明了该系统在一定初边值条件下整体强解的存在、唯一性,为力学中此类振动问题的研究和计算提供了数学依据.     

水平轴海流能机组传动链主动阻尼控制技术

为了减小海流能发电机组在弱阻尼状态下的传动链谐振,借鉴风电领域的动态加阻技术,为海流能传动链设计主动阻尼控制器,通过海流能发电机组的转矩控制系统,给发电机施加和转速波动方向相反的波纹转矩. 主动阻尼控制使传动链系统极点远离虚轴,为传动系统增加等效阻尼,减小谐振. 为了准确得到传动链的低阶模态,利用多体系统法和有限元仿真方法,对传动系统的参数进行辨识,根据传动系统拖动实验的转速波动信号,对理论分析的结果进行验证. 通过Matlab/Simulink的建模仿真以及650 kW海流能机组在低流速工况下的等效海试实验,验证了主动阻尼控制对传动系统的有良好的减振效果.     

空间两连杆柔性构件弯扭耦合振动主动控制

为了研究空间柔性结构的耦合振动，提出一种由柔性杆和柔性梁组成的两连杆柔性构件系统，对此柔性构件系统的弯扭耦合振动进行了研究，运用拉格朗日方程和假设模态法推导了此柔性系统的动力学方程．在柔性杆根部粘贴一只压电扭转驱动器抑制柔性杆的扭转振动，在柔性梁根部粘贴一只压电剪切驱动器抑制柔性梁的弯曲振动．采用一种基于Lyapunov稳定性的速度反馈控制策略进行了实验仿真研究．结果表明, 施控后的系统是稳定的，弯扭的各阶模态均能得到有效抑制，柔性梁末端的位移振动能得到显著衰减．     

夹层梁纯弯曲正应力理论公式推导与实验分析

在材料力学实验中引入夹层梁纯弯曲实验,运用材料力学的理论方法对夹层梁弯曲正应力理论计算方法进行推导．通过采用电测法测量指定截面上的弯曲正应力,将实验值与理论计算值比较．经过比较可知,夹层梁纯弯曲时满足平面假设条件,理论计算公式可行．     

空间一维可展开桁架精度测量方法

结合空间一维可展开桁架结构特点,基于四象限探测器光斑中心位置检测原理,提出以准直激光束为测量基准的空间一维可展开桁架结构精度测量方法.应用该方法可以实现对空间一维可展开桁架各构架单元的扭转角、横向偏移量、纵向偏移量及桁架直线度装配精度的测量.提出四象限探测器二维平面标定方法,将探测器的工作范围扩大到3 mm×3 mm,探测器的测量精度提高到0.05 mm.运用设计的基于四象限探测器的激光准直测量方法对空间一维可展开桁架进行了精度测量实验,得到桁架各刚性框架的最大扭转角为0.133 3°,最大横向偏移量为1.200 8 mm,最大纵向偏移量为1.299 3 mm,桁架的直线度误差为1.090 6 mm,验证了所提出的空间一维可展开桁架精度测量方法的有效性.     

单箱多室复合材料薄壁箱形梁的纯扭转分析

将单箱单室复合材料箱形梁纯扭转的分析方法拓展到单箱多室。结合经典的薄壁梁理论与复合材料理论，通过换算将层合材料离轴刚度等效为扭转刚度，对单箱中的各室建立剪力流方程，与扭矩平衡方程联立求解。通过算例将该方法与有限元法进行比较，各项应力的计算结果均相符，尤其是采用该方法计算得到的扭转产生的剪应力精度更高。采用该方法计算所得的各项应力均能满足实际工程设计的需要。     

基于弹性约束支承梁转角影响线的梁结构损伤诊断

针对现有桥梁结构损伤诊断研究中,对实际主梁结构的边界支承条件不理想与截面参数不确定性考虑不充分的问题,提出考虑弹性转动与竖向约束的梁结构模型,引入截面不确定系数与局部损伤来模拟既有桥梁主梁. 推导得到主梁模型转角影响线解析式,提出基于弹性约束支承梁与转角影响线指标的损伤诊断方法与加载实施方案. 结合算例,研究测点位置、损伤程度、测试噪声对损伤诊断结果的影响,提出边界等效子结构模型试验验证所提方法. 研究表明,转角影响线差值曲率能精确定位、定量弹性约束支承梁的局部损伤,在损伤程度定量试验各工况中,最大相对误差为25%. 算例表明,在5%测试噪声时,仍可以定位梁结构局部损伤,且在梁端转动约束较弱时,损伤诊断敏感性较高.     

激光光束质量测量过程中的CCD噪声影响分析

在激光光束质量的测量过程中,由于CCD的噪声影响以及环境背景噪声的影响,对光斑图像带来一定的影响,从而影响光束质量的测量精度。为此,主要分析了CCD的各种噪声影响,然后提出了针对不同噪声的图像处理算法,实验数据表明该图像处理方法有效地减少噪声对光束质量测量带来的影响,可得到更为真实可靠的激光光斑能量分布,对于后续地评价激光光束质量具有重要的借鉴意义。     

印刷机递纸牙轴扭振测试方法

针对印刷机递纸牙轴的扭振问题,提出了采用编码器来测量摆动轴扭转角的方法,研制出测量扭转角的数据采集和处理系统以及相应的软件.利用所开发的测试系统,以自行研制的摆动轴扭振试验台为测试对象,应用ZonicBook/618E数据采集设备,在试验台上对摆动轴的扭振进行了测试,分析了测试数据,并给出了分析结果.结果表明,该方法可实现对于摆动轴扭振信号的测量.     

一种精确测量透镜焦距的方法

介绍了在测量透镜焦距实验中，改常规光源为激光光源，使焦点更为集中，从而提高测量精度的方法。