Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1091115), страница 10

Файл №1091115 Диссертация (Разработка методик и аппаратуры для технической диагностики промышленного оборудования с применением волоконно­оптического телеметрического комплекса) 10 страницаДиссертация (1091115) страница 102018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

В этом случае соотношение (2.16.) имеет вид:d λBGλBG≈1  ∂λBGλBG  ∂ε1  ∂λBG dε +λBG  ∂TKε0 d ε + KT0 dT dT =(2.18)Такая линеаризация позволяет упростить процедуру одновременногоизмерения температуры и деформации объектов. В дальнейшем будемрассматривать именно это соотношение.Если температура исследуемого объекта (окружающей среды) известнаили может быть измерена каким либо другим способом, величинаотносительной деформация объекта может быть легко получена из (2.18):=dε1  d λBG− KT0 dT 0 Kε  λBG(2.19)Этот простейший подход заслуживает упоминания, так как можетреализовываться во многих практических измерениях, и, в силу своейпростоты,обеспечиваетминимальныепогрешностиприизмерениидеформации с помощью ВБР.

Отметим, что измерение температуры можетвыполнятьсяспомощьюдополнительнойВБР,неподвергающейсядеформации.2.3.2. Исследование одновременного температурного идеформационного воздействия на ВБР ВОД [13, 53]Рассмотрим разделение измеряемых параметров на примере двух12однородных ВБР с различными резонансными длинами волн λBG , λBG ,внедренные в композиционный материал (КМ).60Такие ВБР могут быть использованы для одновременного измерениятемпературы и деформации в том случае, если коэффициенты уравнения(2.16) для них существенно отличаются друг от друга.

Тогда системауравнений имеет вид:11 d λBG  Kε01 KT01   d ε λBG dε K== 2 02 dT 2 02    d λBG λBG   Kε KT   dT (2.20)имеет отличный от нуля детерминант ( det( K ) ≠ 0 ) и может быть решенааналитически относительно dε и dT:11 dε −1  d λBG λBG  dT  = K  22   d λBG λBG (2.21)Таким образом, при использовании двух ВБР задача сводится к тому,чтобы спектральный отклик решеток был существенно различный приизменении температуры или при приложении деформации, величину которойтребуется измерить.Для дальнейшего анализа рассмотрим конкретные виды деформаций,которые можно эффективно измерять с учетом температурного воздействия,используя определенные способы внедрения ВБР.Очевидно, наиболее удобным способом измерения деформации изгибакомпозиционного материала (КМ) с помощью двух ВБР является схема, вкоторой ВБР расположены во внешних слоях материала симметричноотносительно его оси, как это схематически показано на рисунке 2.8.Рисунок 2.8.

Схема укладки ВБР в композиционный материалПри такой схеме внедрения ВБР в КМ (в предположении, чтотемператураВБРодинакова)величинадеформацииизгибапрямо61пропорциональна разности относительных изменений резонансных длинволн, в то время как температурное воздействие пропорционально среднемузначению этих величин.2.4. Разработка методики расчета внешнего воздействия на ВБР[37]Наиболее простой методикой, позволяющей рассчитать величинувнешнего воздействия на ВБР, является задание зависимости F(λВБР ), где F –величина внешнего воздействия, в виде полинома: = 0 + 1 λВБР + 2 λ2ВБР + 3 λ3ВБР + ⋯ (2.22)Однако данная методика имеет большое количество недостатков, средикоторых можно выделить:• Ограниченную применимость данного подхода в силу того, что ВБРдатчик почти всегда имеет температурную чувствительность резонанснойдлиныволны.Поэтомуданнаяформулаподходитлишьдлятемпературных датчиков на основе ВБР.• Отсутствие прямого соответствия между величинами калибровочныхкоэффициентов и физико-техническими параметрами, связанными сконструкцией датчика и использованными в нем материалами.• Существенное изменение коэффициентов при перекалибровке ВБРдатчика, существенные изменения коэффициентов при незначительномизменении самой калибровочной зависимости.Перечисленные недостатки можно устранить, если в случае датчиковтемпературы использовать задание калибровочной зависимости (2.22) в виде: = 0 + 1 ∆�1 + 2 ∆(1 + 3 ∆)�(2.23)где величина ∆ задается формулой:∆ = (λВБР − λ0 )⁄λ0(2.24)Одно из преимуществ данной записи заключается в том, что степеньнелинейности калибровочной зависимости всегда можно оценить, сравнив сединицей величины K2⋅∆max и K3⋅∆max, где ∆max – максимальное значение62величины ∆, которое можно легко оценить, зная теоретические величинылинейных коэффициентов чувствительности ВБР к внешнему воздействию.Чтобы распространить данную методику задания калибровочныхзависимостей на случай датчиков прочих физических величин, напримердатчиков деформации, необходимо использовать сенсорный элемент,содержащий две ВБР.

Выражение (2.24) при этом примет вид: = 0 + 11 ∆ �1 + 21 ∆ (1 + 31 ∆ )� + 12 ∆ �1 + 22 ∆ (1 + 32 ∆ )� = 0 + 11 ∆ �1 + 21 ∆ (1 + 31 ∆ )� + 12 ∆ �1 + 22 ∆ (1 + 32 ∆ )�(2.25)где коэффициенты 21 и 21 задают чувствительность измеряемыхпараметров к нормированному изменению РДВ первой ВБР ∆1, акоэффициенты 12 и 12 характеризуют отклик на изменение РДВ второй ВБР∆2 .Наиболеекалибровочныхсущественнымкривыхнедостаткомзаключаетсявданнойсложностиформызаданиявычисленияеекоэффициентов при калибровке и перекалибровке датчика.Чтобыизбежатьданногонедостатка,следуетиспользоватьальтернативную методику задания калибровочных зависимостей в видетемпературной и деформационной чувствительностей резонансной длиныволны ВБР , описанную ниже.Оптимальной с точки зрения простоты калибровки и перекалибровкиформой задания калибровочной зависимости является задание отклика РДВВБР на внешние воздействия в виде:1 = 1 ∙ ∆ �1 + 2 ∙ ∆(1 + 3 ∙ ∆)� + 1 ∙ ∆ �1 + 2 ∙ ∆(1 + 3 ∙ ∆)� + ∙ ∆ ∙ ∆2 = 1 ∙ ∆ �1 + 2 ∙ ∆(1 + 3 ∙ ∆)� + 1 ∙ ∆ �1 + 2 ∙ ∆(1 + 3 ∙ ∆)� + ∙ ∆ ∙ ∆, (2.26)где∆T = (T – T0)–отклонениеотпервоначальногозначениятемпературы и ∆F = (F – F0) – изменение другого измеряемого параметра(деформации).Основными преимуществами данного способа задания калибровочныхзависимостей является простота перекалибровки и ясный физический смысл,63вкладываемый в коэффициенты выражения (2.26).

Кроме того, он легкопозволяет ввести в рассмотрение сенсорные элементы, измеряющие болеечем два параметра по отклику сразу нескольких ВБР, либо учесть влияниедополнительных параметров на сенсорный элемент, работающий с двумяВБР.2.5. ВыводыВтораяглаваквазираспределеннойработыпосвященатеоретическимволоконно-оптическойисследованиямметодикиопределениятемпературы и деформации и разработке алгоритмов обработки измерений.В результате выполненных исследований в связи с поставленнойзадачей диссертационной работы сделаны следующие выводы:Исследованы основные параметры волоконно-оптических решетокБрэгга и по результатам исследований изготовлены образцы для проведенияиспытаний.Исследованы методики нахождения спектров на примере четырехметодик, выявлены недостатки и достоинства каждой из них.Разработаны алгоритмы обработки спектров чувствительных элементовволоконно-оптических датчиков, основанные на умножении спектра нанечетную функцию, и на аппроксимации спектра отражения волоконнойрешетки Брэгга модельным спектром.Исследовано влияние температурного и деформационного воздействияна чувствительные элементы волоконно-оптических датчиков, как приизоляции одного из воздействий, так и при их одновременном воздействии.Разработана методика расчета внешнего воздействия на волоконныерешетки Брэгга.В результате проведенных исследований, можно сделать заключение,что достоинством квазираспределенного метода, основанного на измерениирезонанснойдлиныволныволоконныхрешетоквозможностьодновременнойрегистрациикакБрэгга,температуры,деформации с четким разделением этих физических величин.являетсятаки64ГЛАВА 3.

Разработка технического задания на волоконнооптический телеметрический комплекс (ВоТК) и экспериментальныеисследования применения волоконно-оптической методики измерениятемпературы и деформации производственных объектов3.1. Техническое задание на волоконно-оптическийтелеметрический комплексВолоконно-оптический телеметрический комплекс (ВоТК) состоит изволоконно-оптических датчиков температуры (ВОДТ) и деформации (ВОДД)и регистрирующего блока (УРМ), предназначенного для измеренийспектрального изменения резонансной длины волны волоконной решеткиБрэгга (ВБР), являющегося чувствительным элементом каждого датчика.ВоТК имеет возможность измерять с высокой точностью спектральноеположение резонансной длины волны ВБР ВОДТ и ВОДД, а такжеинтерпретировать этоизменениев видеизменениядеформацииитемпературы в режиме реального времени.ПорезультатамсоставлениятехническогозаданиянаВоТКутверждены технические условия на ВоТК (ТУ-5210-221-77951881-2012).3.1.1.

Техническое задание на унифицированный регистрирующиймодуль (УРМ) [77]УРМ представляет собой блок с габаритными размерами 400х480х132,а так же может быть вставлен в стойку 19’’. Основными частями УРМявляются широкополосный источник света, спектроанализатор I-MON иодноплатный компьютер. УРМ размещается в помещении, удаленном нарасстояниенеболее10кмотобъектахарактеристики УРМ приведены в таблице 3.1.измерений.Технические65Таблица 3.1.

Основные характеристики УРМХарактеристикаЗначениеЧисло оптических каналов1 / 3 / 7 / 15Максимальная частота опроса, кГц8Число ВОД на канал16Спектральный диапазон, нм1525 – 1590Спектральное разрешение, пм< 0,5Интегральнаямощностьисточникаизлучения, дБмФункция измерения опорного спектраВстроенныйрежимопределениямаксимумаТип оптических разъемов~1естьестьFC/APCВсе элементы УРМ соединены специальными оптическими разъемамитипа FC/APC, позволяющими максимально снизить отражение в местахсоединений волоконных световодов.Унифицированный регистрирующий модуль (УРМ) включает в себя:• Источник оптического излучения;• Приёмник оптического излучения, совместимый с источником;• Оптическую систему УРМ, состоящую из оптических циркуляторов,переключателей и разветвителей;• Наборэлектронныхкомпонентов,осуществляющихуправлениеэлементами, считывание, хранение и передачу измеренных показанийприёмника.Источник оптического излученияВ качестве источника оптического излучения выбран широкополоснойисточник непрерывного ближнего инфракрасного излучения, а именноволоконный эрбиевый люминесцентный источник, имеющий выходную66мощностью ∼1 мВт со спектральной шириной ∼ 100 нм (спектр источникаприведен на рисунке 3.1).Рисунок 3.1.

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6363
Авторов
на СтудИзбе
310
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее