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基于光纤传感的轴功率在线测量系统设计与实现
| 论文题名： | 基于光纤传感的轴功率在线测量系统设计与实现 |
| 关键词： | 光纤光栅;扭矩测量;在线测量;轴功率 |
| 摘要： | 为了加快经济转变发展方式和走新型工业化道路，工信部发布的《中国制造2025》发展纲要中明确提出要把海洋工程装备和高技术船舶作为十大重点发展领域之一加快推进。船舶系统的高效、安全、节能成为现代船舶制造的必然要求。船舶主机作为动力源泉，通过监测其输出轴功率一方面可以检验船舶机桨匹配情况，另一方面可以据此控制喷油提前角和喷油量，减少船舶能耗，从而促进智能柴油机的发展。 本文基于光纤传感技术，设计了轴功率在线测量系统。论文的主要内容如下： 首先，介绍了国内外转速测量、扭矩测量以及光纤传感技术的研究现状，通过比较多种光纤传感技术用于测量扭矩的优劣，确定了采用基于波长调制的光纤光栅法。 其次，完成了轴功率测量系统结构研究和硬件设计。针对光纤光栅用于测量轴扭矩时的应变温度同时敏感问题、粘贴方式和非接触测量方法等关键问题进行了研究并根据Matlab仿真结果提出了解决方案。完成了基于STM32单片机的转速测量硬件设计。 再次，完成了轴功率在线测量系统的软件开发。考虑到日后更新问题，将波长数据采集软件和监测显示软件分开设计。采用C#语言开发了波长数据采集软件，利用LabVIEW软件实现了轴转速、扭矩和功率数据的实时监测显示、存储查询等功能。 最后，通过实验验证了光纤光栅粘贴的理想角度，得出了设置参考光栅后的扭矩灵敏度为7.845pm/Nm，加载和卸载行程的非线性误差分别为1.48％和2%，迟滞性误差为0.7%，重复性误差为1.06%，也说明了该套系统扭矩传感指标能够很好地满足于应用需求。 |
| 作者： | 刘磊 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 杨国豪;徐轶群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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