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天津工业大学学报 2024年第4期43卷 67-74页

作者：苗长云张豫飞天津工业大学电子与信息工程学院天津300387

针对目前带式输送机张力检测存在易损坏及准确性和可靠性差的问题,提出了一种基于光纤传感的带式输送机的张力检测方法。将法珀腔传感头置于带式输送机张紧装置的液压回路中,液压回路的压力使法珀腔传感头的硅膜片产生形变,引起法珀腔... 详细信息

针对目前带式输送机张力检测存在易损坏及准确性和可靠性差的问题,提出了一种基于光纤传感的带式输送机的张力检测方法。将法珀腔传感头置于带式输送机张紧装置的液压回路中,液压回路的压力使法珀腔传感头的硅膜片产生形变,引起法珀腔传感头反射光变化;光电解调器光路接收法珀腔传感头的反射光后,经光路解调后得到反射光谱,通过光电解调器电路的光电转换、处理、分析后,得到反射光光谱的自由光谱范围,再根据油缸内部面积计算出带式输送机张力,实现了带式输送机张力检测。根据双干涉效应原理设计了法珀腔传感头,采用Jetson Nano嵌入式系统开发板设计了光电解调器硬件,采用Python语言设计了光电解调器软件,并进行了实验研究。实验结果表明:该方法能够实现带式输送机张力检测,压力测量范围为0~25 MPa,灵敏度为0.148 nm/MPa,测量精度为0.1%,不易损坏,抗干扰性好,准确性和可靠性高。

关键词：光纤传感器带式输送机张力检测张紧油缸法珀腔传感头光电解调器

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基于光纤传感的带式输送机张力检测技术研究

基于光纤传感的带式输送机张力检测技术研究

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作者：张豫飞天津工业大学

学位级别：硕士

带式输送机是一种现代化生产中连续运输设备,具有运量大、运距远、能耗小、运费低、效率高、运行平稳、装卸方便、适合于散料运输等优点,与汽车、火车一起成为三大主力工业运输工具,已被广泛应用于煤炭、港口、电力、矿山、冶金、化工... 详细信息

带式输送机是一种现代化生产中连续运输设备,具有运量大、运距远、能耗小、运费低、效率高、运行平稳、装卸方便、适合于散料运输等优点,与汽车、火车一起成为三大主力工业运输工具,已被广泛应用于煤炭、港口、电力、矿山、冶金、化工等领域。由于带式输送机驱动力、带速、物料流量变化,安装调整不当等原因,导致输送带出现张力过大或过小。当张力过大时,造成输送带的塑性变形、伸长,断带,机架和电气传动装置损坏等安全事故。当张力过小时,输送带与驱动滚筒间摩擦力减小,造成打滑,滚筒包胶磨损,缩短滚筒和胶带的使用寿命,降低物料运输量,增加能耗,引起局部温度升高,产生火灾等安全事故。为了确保带式输送机安全可靠地运行,我国《智慧矿山信息系统通用技术规范》(GB/T 3467.9—2017)和《带式输送机工程技术标准》(GB50431-2020)要求对带式输送机进行张力保护。目前带式输送机张力检测方法主要采用张力传感器和压力传感器检测法。张力传感器检测法易受振动影响,检测准确性差,易损坏,可靠性差;压力传感器检测法易损坏和受电磁干扰,准确性和可靠性差。本文提出了基于光纤传感的带式输送机张力检测方法,将法珀腔传感头置于带式输送机张紧装置的液压回路中,液压回路的压力使法珀腔传感头的硅膜片产生形变,引起法珀腔传感头反射光变化,光电解调器光路接收法珀腔传感头的反射光后,经光路解调后得到反射光谱,通过光电解调器电路的光电转换、处理、分析后,得到反射光光谱的自由光谱范围,再根据油缸内部面积计算出带式输送机张力,实现了带式输送机张力检测。根据双干涉效应原理设计了法珀腔传感头,采用Jetson Nano嵌入式系统开发板设计了光电解调器硬件,采用Python语言设计了光电解调器软件和上位机软件,采用TCP/IP协议设计了光电解调器与上位机的通信软件。搭建了基于光纤传感的带式输送机张力检测系统的实验平台,并进行了实验研究。实验结果表明,该方法能够实现带式输送机张力检测,压强测量范围0～25 MPa,灵敏度为0.148 nm/MPa,测量精度0.1%,不易损坏,抗干扰性好,准确性和可靠性高,在煤炭、矿山、港口、电力等领域有广泛的应用前景。

关键词：带式输送机张力检测张紧油缸光纤传感法珀腔传感头光电解调器

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