基于光纖光柵的風(fēng)機(jī)葉片應(yīng)變監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、目前，越來(lái)越多的應(yīng)變傳感技術(shù)被應(yīng)用于風(fēng)電系統(tǒng)中，這樣不僅可以預(yù)防風(fēng)機(jī)葉片的損壞，而且極大地減少了經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，光纖傳感技術(shù)得到飛速發(fā)展。其中光纖布拉格光柵(FBG)傳感器以精度高、壽命長(zhǎng)、抗電磁干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注。因此，本文基于FBG傳感原理，并結(jié)合時(shí)分復(fù)用(TDM)和波分復(fù)用(WDM)技術(shù)，重點(diǎn)從軟件設(shè)計(jì)和信號(hào)處理方面研究了風(fēng)機(jī)葉片應(yīng)變系統(tǒng)高速解調(diào)問(wèn)題，成功實(shí)現(xiàn)了葉片的準(zhǔn)分布式應(yīng)變監(jiān)測(cè)。
　　首先，論文介

2、紹了光纖光柵應(yīng)變解調(diào)及復(fù)用的基礎(chǔ)知識(shí)，比較了TDM和WDM技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)在WDM技術(shù)的基礎(chǔ)上引入TDM，提出了一種風(fēng)機(jī)葉片準(zhǔn)分布式應(yīng)變監(jiān)測(cè)的方案。其次，分析了系統(tǒng)硬件電路的整體架構(gòu)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括機(jī)箱、固定底板與光纖光柵板。再次，從尋峰和濾波處理兩個(gè)部分對(duì)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)行了闡述。為了降低光路和電路噪聲的影響，本文分別利用平均值濾波、復(fù)合濾波(限幅法+滑動(dòng)濾波法)以及卡爾曼濾波三種算法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別從速率、動(dòng)態(tài)

3、范圍、穩(wěn)定性(標(biāo)準(zhǔn)差)以及效率等方面對(duì)這三種算法做了詳細(xì)比較。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本系統(tǒng)的可行性，并對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)做了總結(jié)。
　　本文的主要結(jié)果包括：(1)風(fēng)機(jī)葉片的靜態(tài)應(yīng)力模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)可以靈敏地監(jiān)測(cè)葉片應(yīng)變分布；(2)在信號(hào)處理方面，將硬件濾波與軟件濾波處理相結(jié)合，達(dá)到了更理想的效果。在不影響監(jiān)測(cè)速率的情況下，從穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)范圍、效率以及程序編寫(xiě)的方便性來(lái)說(shuō)，復(fù)合濾波更適合于本系統(tǒng)；(3)處理后的信息可以通過(guò)串口、USB口或