光纤光栅振动实时监测系统的设计与研究

摘要：

日常生活中存在着复杂的动力学问题,振动状态纷繁复杂。由于建筑物或设备的异常振动而造成的事故时有发生,

常常会给人类带来巨大的伤亡和损失,倘若我们可以在事故发生之前就检测到存在的危险,并及时做出适当的防治

措施,就可以更好的保卫我们的生命安全。因此,一套功能全面的振动监测系统迫在眉急,通过对振动信号进行高质

量的分析和测试,了解设备结构振动的状态,得出它的一般规律,就可以通过对振动信号的处理分析得出我们常见的

设备故障,以确保设备、工程的安全进行,对经济及社会有重大的意义。 早在二十世纪初,就有研究者对振动现象进行了测

试与研究。传统振动监测系统多采用电磁类加速度传感器,它存在着较差的抗电磁干扰能力,较短的信号传输距离,

不易于远程监控等诸多缺陷。随着社会的发展,工程结构不断大型化,这使得这类传感器的缺陷日益突出,越来越无

法满足大型工程振动监测的需要,极大的制约了振动监测技术的发展。本课题是基于光纤Bragg光栅加速度传感器

设计出一套振动监测系统。该系统通过光纤Bragg光栅加速度传感器将测得的振动信号输入到光纤光栅振动解调

仪上,对振动光信号进行解调处理,使其转换为电信号,然后经过电荷放大器将其放大、滤波,再由采集器进行采集后

输入计算机,由我们自主研发的振动监测软件对该信号进行分析、处理,从中提取振动状态的相关信息,如波形、频谱、

速度、加速度及位移等,从而实现对振动物体振动状态的监测。 该系统采用光纤Bragg光栅传感器不仅克服了传统传

感器抗电磁干扰差等缺陷,而且它还具有电绝缘性很好、本质安全、灵敏度高、响应速度快等诸多优点。并且采用双

光栅匹配滤波解调技术,外界温度的变化使两光栅中心波长发生同向漂移,这样便实现了温度的自补偿,两根光栅同时

参与传感使灵敏度也有了很大提高。本系统中设计的振动监测软件是采用VisualC++进行编译的,利用了多线程技术、

数据库技术以及动态链接库技术,通过对振动信号进行时域分析和频域分析,得到振动状态的相关参数,实现了振动状

态的全面监测。为我们提前做好预防工作打下了良好的基础。

文章简述：

本课题是基于光纤Bragg光栅加速度传感器设计出一套振动监测系统。.... 许多空中事故也都是由于飞机的异常振动

引起的；桥梁与房屋的振动也 ... 该光纤光栅振动实时监测系统中采用的是UA302H型A／D采集器，该采集器采用

的是美国新型16位A／D转换芯片、测量精度相当高、速度也非常快、编程简便、无需外接电源即插即用、支持16或

32模输入通道。本软件采用单独的线程来采集数据以达到数据采集与波形显示的同步。在参数设置对话框中设置好起

始通道、通道数、采样频率以及程控放大倍数后，点击菜单中的数据采集按键就可启动该线程 进行数据采集。数据采

集部分是通 过调用采集器自带的动态链接库中提供的相关函数来实现的...

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