光纖位移傳感器及旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)靜間隙測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、本文就是探討一種基于光纖傳感技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)靜間隙測(cè)量方法與實(shí)用技術(shù),該系統(tǒng)適合在高溫潮濕、有強(qiáng)電磁干擾,空間狹小的條件下工作.本文首先從測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)入手,對(duì)系統(tǒng)的主要組成部分——光學(xué)系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì).并對(duì)半導(dǎo)體激光器軟啟動(dòng)電路和恒功率控制電路、信號(hào)采集和預(yù)處理電路、光耦合系統(tǒng)和光隔離器、數(shù)據(jù)處理軟件、結(jié)果顯示與輸出系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析.基于光纖傳輸?shù)哪Ｊ嚼碚?分析了發(fā)射光纖纖端光場(chǎng)和出射光場(chǎng)的分

2、布特點(diǎn),建立了發(fā)射光纖纖端光場(chǎng)光強(qiáng)分布函數(shù).基于波動(dòng)光學(xué)理論,由入射光纖纖端光場(chǎng)分布和菲涅耳衍射積分建立了發(fā)射光纖出射光場(chǎng)的光強(qiáng)分布函數(shù),該模型比用沿徑向均勻分布或高斯型函數(shù)分布描述纖端出射光場(chǎng)的光強(qiáng)分布更準(zhǔn)確,更接近于實(shí)際情況.根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了仿真計(jì)算和分析.建立了單光纖對(duì)反射式光強(qiáng)調(diào)制光纖傳感器接收光通量的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)仿真計(jì)算,對(duì)影響傳感器輸出特性函數(shù)的各種參數(shù),進(jìn)行了詳細(xì)分析,為傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù),對(duì)光

3、纖位移傳感器的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義.為了對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的跳動(dòng)做雙坐標(biāo)綜合監(jiān)測(cè),本課題采用多路檢測(cè)技術(shù),對(duì)兩路傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理之后,可以得到軸心的變化軌跡.分析了發(fā)射光纖與接收光纖的排列情況對(duì)靈敏度、測(cè)量范圍的影響,設(shè)計(jì)了適合本文要求的光纖束傳感器,該傳感器具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高等特點(diǎn),通過(guò)對(duì)接收光纖內(nèi)外圈信號(hào)的處理,可以補(bǔ)償測(cè)點(diǎn)對(duì)光的反射能力不同和溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響.建立了表面散射光強(qiáng)分布函數(shù),針對(duì)被測(cè)表面輪廓分布特點(diǎn),

4、分析了表面散射光強(qiáng)分布的影響因素,對(duì)入射角、入射光波波長(zhǎng)、表面粗糙度對(duì)表面散射光強(qiáng)分布的影響進(jìn)行了分析和研究,給出了相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)的理論根據(jù).針對(duì)進(jìn)一步提高測(cè)量精度和擴(kuò)大測(cè)量范圍以及測(cè)量參數(shù)與傳感器輸出之間的非線性問(wèn)題,本文研究了基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償技術(shù).分析了徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和徑向基函數(shù)特點(diǎn),選取高斯函數(shù)為徑向基函數(shù);分析了徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各種學(xué)習(xí)算法,改進(jìn)了最近鄰聚類學(xué)習(xí)算法,設(shè)計(jì)了最近鄰聚類學(xué)習(xí)算法的學(xué)習(xí)過(guò)程,編制