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一种结合OPPC光缆实现布里渊应变分离技术的研究

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电气应用 2013年第S1期32卷 176-181页

作者：雷煜卿陈希戚力彦王鹏中国电力科学研究院

基于布里渊散射原理实现的光纤传感系统实现环境温度/应变物理量独立测量技术是该技术实用化研究的热点。结合电力光缆研究提出一种利用拉曼分布式测温与布里渊分布式应变测量实现的、在线实时计算待测环境应变信息的实用化应变分离技... 详细信息

基于布里渊散射原理实现的光纤传感系统实现环境温度/应变物理量独立测量技术是该技术实用化研究的热点。结合电力光缆研究提出一种利用拉曼分布式测温与布里渊分布式应变测量实现的、在线实时计算待测环境应变信息的实用化应变分离技术。该技术中,光纤传感器测量通道是OPPC电力光缆,光单元敷设了测量温度的多模光纤和测量应变的单模光纤。在系统组网实现上,以布里渊数据处理器为主处理器,利用以太网接口连接辅处理器拉曼数据处理器,组网完成测量温度数据上传与应变数据的实时分离计算。在数据处理上,通过插值、滤波、特征点对齐和奇异点预测等算法实现高采样率、高精度温度数据与应变数据的联合解耦计算。研制的温度应变同时测量系统在试验室测量与试点线路运行中,均验证了系统的有效性与可靠性,在电力系统中具有较大的应用价值。

关键词：布里渊传感器分布式应变测量 OPPC光缆应变测量应变分离算法

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基于分体式超导磁体结构的应变测量实验研究

低温与超导 2023年第5期51卷 15-21,55页

作者：张永杰辛灿杰何天虎关明智兰州理工大学理学院兰州730050 中国科学院近代物理研究所兰州730000 先进能源科学与技术广东省实验室惠州516000

基于低温电阻应变片和单模光纤应变测量原理,搭建了针对极端环境下光-电综合应变测量系统,开展了极低温-电磁场环境下5 T分体式超导磁体结构力学测量的实验研究,得到了超导磁体从降温、励磁(失超)到回温全过程的应变测量结果与演化规律... 详细信息

基于低温电阻应变片和单模光纤应变测量原理,搭建了针对极端环境下光-电综合应变测量系统,开展了极低温-电磁场环境下5 T分体式超导磁体结构力学测量的实验研究,得到了超导磁体从降温、励磁(失超)到回温全过程的应变测量结果与演化规律等。结果表明:在5 T分体式超导磁体运行的全过程中,运用该应变测量系统可以实现极端低温环境下高精度的应变测量,与传统单点式测量技术不同,发展的二维分布式应变测量技术可直观的观察到磁体在测试过程中结构的全局变化。

关键词：电阻应变片单模光纤低温-电磁场环境超导磁体结构分布式应变测量

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数控机床基础件几何精度在线监测技术研究

数控机床基础件几何精度在线监测技术研究

作者：况康大连理工大学

学位级别：硕士

机床在使用过程中,由于受到各种内外界因素影响,机床的基础大件会随着时间而发生变形,导致机床的静态几何精度变差,直接影响着机床本身的加工精度。随着对数控机床精度要求的提高,机床基础大件几何精度的保持性也越来越重要。而分析机... 详细信息

机床在使用过程中,由于受到各种内外界因素影响,机床的基础大件会随着时间而发生变形,导致机床的静态几何精度变差,直接影响着机床本身的加工精度。随着对数控机床精度要求的提高,机床基础大件几何精度的保持性也越来越重要。而分析机床基础大件几何精度保持性最重要的是能够得到机床基础大件的变形。目前对于机床基础大件的变形场研究较少,而对于长期的机床基础大件变形监测研究更是少之又少。故此本文针对以机床的基础大件的变形监测技术进行研究,通过将分布式应变的方法研究机床基础大件的变形,进而研究机床基础大件的几何精度变化,主要的工作包括以下几个方面:本文首先总结了目前机床几何精度传统检测方法,分析了各自的优缺点,介绍了分布式应变监测系统在结构变形监测中的发展情况,总结了目前对于分布式应变监测数据的处理方法和变形计算算法,继而确定了将分布式应变监测技术应用到机床基础大件变形监测中来。对电阻应变式传感器的基本原理、传感特性进行了阐述,介绍了电阻应变片的测量电路以及直角应变花的工作原理。利用平面弯曲假设和多项式拟合的方法,分析了机床立柱、床身、鞍座这三个基础大件的变形,建立了分布式应变与三个基础大件的变形的几何模型,通过端点连线的方法计算了每个基础件的直线度变化。以立式加工中心KVC850M的立柱、床身、鞍座为研究对象,构建了一套可实时监测机床基础件的无线应变监测系统,并在各个机床基础件的表面进行了测点的布置、温度的补偿以及采集频率的设置,实现对机床基础件的实时应变监测。针对长期的监测的应变数据中存在大量的高频噪声和异常点的问题,利用小波分解和重构的方法对应变数据进行了去噪处理,并且对比分析不同小波不同分解层次的去噪的结果,实现对机床基础件的应变监测数据预处理。利用激光干涉仪对立式加工中心KVC850M各轴的直线度误差进行检测,通过对比几何模型计算的变形结果和各个月份直线度误差结果,验证了该方法的可行性和正确性,实现了基于分布式应变的机床基础件几何精度监测,为机床基础大件几何精度监测提供了一种新方法。

关键词：电阻应变式传感器分布式应变测量机床基础大件变形监测直线度误差

极端环境下应变测量及其补偿技术在超导磁体结构的应用

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极端环境下应变测量及其补偿技术在超导磁体结构的应用

作者：张永杰兰州理工大学

学位级别：硕士

超导磁体及其相关技术在科研、交通、电力电工、新能源、生物医学、航空航天等领域发挥着越来越重要的作用,具有广阔的应用前景。超导磁体通常运行于极低温(4.2 K)、强磁场(>5 T)和大电流(1000 A)等极端环境下,由于极强的电磁力会产生... 详细信息

超导磁体及其相关技术在科研、交通、电力电工、新能源、生物医学、航空航天等领域发挥着越来越重要的作用,具有广阔的应用前景。超导磁体通常运行于极低温(4.2 K)、强磁场(>5 T)和大电流(1000 A)等极端环境下,由于极强的电磁力会产生较大的力学变形,进而影响其力学与电磁学性能,与此相关联的极端多场环境下力学性能的实验表征与测量技术已经成为实现超导磁体稳定与安全运行的重要课题,具有极为重要的科学与工程意义。针对极低温-强磁场环境下大型超导结构应变测量技术目前尚未十分成熟、缺乏自主力学测量手段的局面,本文分别基于电阻应变片和分布式光纤应变测量技术(瑞利散射)及其补偿方法,对大型超导磁体结构的运行过程中的应变行为开展了相应的实验研究,并发展稳定的低温-强磁场下应变补偿技术,以提高测量精度。(1)针对极端环境下应变测量方法,一方面,基于电阻应变片应变测量技术,提出并发展了一种基于“外部对称补偿桥路”的极低温应变测量方法,以适应于大幅变温(低温)环境下的应用;另一方面,发展了基于瑞利散射的分布式光纤应变测量技术,以适应于强电磁场环境下的应用。最后,针对上述两种应变测量方法,在低温环境中,开展了一系列基础标定实验,为后续大型超导磁体结构应变检测奠定技术基础。(2)基于发展的“外部对称补偿桥路”的应变测量方法,对大型超导二极磁体在大幅降温、强电流励磁以及失超过程中的变形行为表征进行了相关实验研究,并与传统的应变测量方法进行了比较,此外,通过对动态应变信号的频域分析,发展了一种超导磁体失超检测的新方法。(3)基于瑞利散射的分布式光纤测量技术,开展了5 T分体式超导磁体结构二维分布式应变测量研究,通过补偿手段消除了温度场对应变测量的影响,实现了极端低温环境下高精度的分布式应变测量,与传统单点式测量技术不同,发展的二维分布式应变测量技术可直观的观察到磁体在测试过程中结构的全局变化。通过本文研究,分别基于电阻应变片和分布式应变测量技术,通过提出新的补偿工艺,实现了复杂超导磁体结构极端环境下高精度应变测量。相关的研究结果表明,利用上述应变测量方法在大空间的连续性以及长时间、高精度测量上是有效并且准确的,将为极端多场环境下的力学性能表征与测量提供重要手段。

关键词：极端环境应变测量外部对称补偿桥路失超检测分布式应变测量

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基于周期检测应变测量技术研究

工程与试验 2019年第4期59卷 11-12,26页

作者：高战朋张清勇中国飞机强度研究所

全机静力试验应变测量具有测量点布置较多、单次试验应变测量规模大等特点,采用集中式测量现场布线量大,给传统的电阻应变计及惠斯通电桥应变测量带来了巨大困难和挑战。为减少试验现场应变布线工作量,提高试验应变测量准备效率,通过研... 详细信息

全机静力试验应变测量具有测量点布置较多、单次试验应变测量规模大等特点,采用集中式测量现场布线量大,给传统的电阻应变计及惠斯通电桥应变测量带来了巨大困难和挑战。为减少试验现场应变布线工作量,提高试验应变测量准备效率,通过研究电阻电路特点和压频转换原理,提出了基于周期检测的新的应变测量方法;对系统前端电路进行优化升级,采用现场CAN总线实现多通道大规模分布式测量,提出了分布电容及分布电阻对测量影响的解决方案。

关键词：全机静力试验分布式应变测量现场CAN总线 V-F转换

基于分布式光纤传感的盾构隧道沉降监测方法研究

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河南科学 2021年第6期39卷 943-947页

作者：武建王涛李波曾强东姚彦东华设集团股份有限公司水下隧道智能设计、建造与养护技术与装备交通运输行业研发中心南京210014 河海大学土木与交通学院南京210098

沉降是表征盾构隧道结构健康、安全的重要指标,利用现有技术对其实施大规模在线监测存在困难.为此,引入分布式光纤传感技术,建立盾构隧道沉降的分布式监测方法.首先,介绍了分布式光纤传感技术,并通过竟在试验验证了其优良的应变传感性能... 详细信息

沉降是表征盾构隧道结构健康、安全的重要指标,利用现有技术对其实施大规模在线监测存在困难.为此,引入分布式光纤传感技术,建立盾构隧道沉降的分布式监测方法.首先,介绍了分布式光纤传感技术,并通过竟在试验验证了其优良的应变传感性能.然后,基于共轭梁理论和分布式应变测量,建立隧道沉降的计算方法.最后,开展了室内模型试验.结果表明:本文提出的方法可准确评估盾构隧道的沉降变形,其精度可满足工程管养的需求.考虑到分布式光纤传感在传感距离、稳定性和耐久性等方面的优势,本方法具有广阔的应用前景.

关键词：盾构隧道沉降监测分布式光纤传感分布式应变测量共轭梁法