矿山安全生产监测FBG传感设计及系统研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bueryuyu33
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
光纤光栅是近十多年来发展最为迅速、应用最为广泛的光纤无源器件。具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀、良好的应力和温度特性的光纤布喇格光栅(FBG, Fiber Bragg Grating)传感器是目前光纤光栅传感领域的研究热点之一FBG能够实现将传感信息波长编码,它的性能优于光强编码或相位编码的光纤传感器。目前国内的土木、桥梁、建筑、大坝等应用引进各种仪器用于结构的健康监测,但对FBG传感器的工程化设计以及FBG传感监测分析系统的研究甚少,离工程实用化还有一定的距离。本文介绍了光纤光栅传感器的传感特性和优越性,对基于FBG工程实用化的液压传感器和压力环进行了理论分析、有限元模拟和结构设计,并进行了相应的室内实验,然后开发了FBG监测分析系统,设计了相应的数据库,该系统采用基于可调谐激光器扫描法进行波长解调,集数据采集、传感器配置和标定、实时存储和显示、历史及报警数据查询、打印、网络通讯等功能为一体,方便、简洁、智能化、人性化,并在实验中应用。本文的主要研究内容如下:1)简要介绍了FBG传感技术的研究现状、传感原理、温度和应变传感特性及其交叉敏感问题;2)设计了基于FBG的矿用液压传感器、压力环,封装了基于贴片式FBG的锚杆,并用有限元分析模拟了传感器在载荷作用下的变形以及光纤光栅伸长或压缩的位移,找到了最有效的光栅粘贴位置,并对光栅传感器的压力增敏技术进行了分析和总结;3)分析了分布式FBG传感测量的原理,并介绍了课题中用到的解调设备和解调方法,提出了一种在矿山安全生产监测中应用分布式FBG传感的方案;4)基于解调仪开发了光纤光栅监测与分析软件,采用专业的工控开发语言LABVIEW,并加入MYSQL数据库,实现数据的采集、实时存储及显示、历史查询、报表打印等功能。
其他文献
非接触电能传输技术(Contactless Power Transfer,简称CPT),是以电磁感应及耦合原理为基础,利用电能变换技术、磁场耦合技术及大功率高频电能变换技术(包括谐振变换技术和电磁兼容技术等),借助现代控制理论和策略,实现用电设备以非接触方式从电网获取电能的一种新型的电能传输模式。在工矿企业领域、水下自治机器人、人体内置电子设备、电动汽车充电、消费电子设备电池充电等领域得到广泛的应
设计了一种变矩形截面微通道结构的微流体惯性开关方案,利用水银液滴在微通道中以流动的方式实现开关的导通,克服了微机械惯性开关“固-固”型金属触点存在接触磨损、接触不
在机器人辅助外科手术系统(RASS)中,手术器械相对于病灶部位的位置和姿态必须实时地精确计算出来以便正确的引导外科手术的进行。为了规避手术环境中可见光变化对于光线定位
随着动力学理论不断发展,双摆混合系统的研究越来越来受到国内外研究学者的关注,不仅是对动力学理论来研究双摆混合系统具有极大理论意义和实际应用价值,而且发现了很多有趣现象
工业锅炉作为我国流程工业生产中的重要设备,为下游生产单元提供满足一定压力和温度要求的过热蒸汽,其控制和优化调度水平关系到企业生产的经济效益和社会效益,一直备受关注
随着计算机技术、光电技术、网络技术的飞速发展,数字化变电站成为变电站自动化的发展趋势,其要求不同厂商的智能电子设备(IED)间实现互操作,从而解决信息孤岛及系统无缝集成问
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价的能量有限的微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域
辐射法是目前对高温进行热力学温度测量的重要方法,光谱辐射法是可预见的用热力学温度替代国际温标高温段的方法。绝对辐射温度计不依赖于任何参考温度,直接测量黑体的热力学
高炉炼铁过程是冶金工业不可缺少的环节。高炉炼铁过程包括多种同时发生的物理变化和化学反应,并且高炉内部多种多相物质共存且相互作用,因此高炉被称为是化工领域最复杂的反
无线传感器网络是由大量分布在目标区域中具有感知、计算和通信能力的节点组成。由于传感器节点受能量和计算能力的限制,如何高效利用有限的能量是无线传感器网络研究的关键