光纤光栅传感系统在起重机健康监测上的应用研究

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1、分类号：TP391单位代码：10110学号：s20080451华北光中北大学纤光栅硕士学位论文传感系统在光纤光栅传感系统在起重机健康监测起重机上的应用研究健康监测上的应用硕士研究生张权研究指导教师丁克勤（研究员）学科专业通信与信息系统张权中北大学2011年6月4日图书分类号TP391密级非密注1UDC______535________________________________________________________硕士学位论文光纤光栅传感系统在起重机健康监测上的应用研究ApplicationsResearchoftheFiberBraggGratingSensorSyst

2、emintheCraneHealthMonitoring张权指导教师（姓名、职称）丁克勤（研究员）申请学位级别硕士专业名称通信与信息系统论文提交日期2011年4月26日论文答辩日期2011年6月4日学位授予日期________年______月______日论文评阅人张雪英（教授）、梁丽红（高工）答辩委员会主席张雪英2011年6月4日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已

3、在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文光纤光栅传感系统在起重机健康监测上的应用研究摘要起重机械是主要工业行业的“骨干”，同时它也是涉及生命安全、危险性较大的八类

4、特种设备设施之一。以前对起重机械的健康监测主要采用常规的电类传感测量技术，电类传感元件寿命短、测量易受环境影响，不能实现对大型起重机械的长期在线监测。光纤光栅传感技术具有测量精度高、抗电磁干扰等优点，弥补了传统传感技术的不足，可用于大型起重机健康监测上，但其自身存在着温度补偿等问题。在软件方面缺少用于起重机结构损伤预警的客户端诊断与管理平台，在工程应用现场还存在着诸如布点布线和应变瞬态测量分析等实际问题。针对上述问题，本文设计了一套专门用于起重机健康监测的光纤光栅传感实验系统，提出了基于参考光栅法的温度补偿方法和基于时间序列分析的起重机损伤预警方法，对该实验系统进行功能完善后将其应用到

5、工程现场的300t/20t大型门式起重机上，解决工程现场中存在的一系列实际问题。经过现场多次测试，该系统能实现对该起重机的受力情况进行较准确测量，结合起重机损伤预警方法能够对该起重机的健康状况进行实时在线监测。本文的主要工作和成果如下：I．根据光纤光栅传感原理、光纤光栅传感系统的构成设计了基于光纤光栅传感的起重机健康监测实验系统。II．通过实验对比分析了参考光栅法和自补偿封装法两种温度补偿方法，为应用中起重机健康监测温度补偿提供依据。III．提出了基于ARIMA模型时间序列分析的起重机损伤预警方法。IV．工程现场应用中，结合上面提到的温度补偿和损伤预警的方法，通过对系统联调解决了现场应

6、用中的实际问题，开发了客户端起重机诊断与管理平台。关键字：光纤光栅传感技术，温度补偿，时间序列，损伤预警，起重机健康监测中北大学学位论文ApplicationsResearchoftheFiberBraggGratingSensorSystemintheCraneHealthMonitoringAbstractLiftingisthebackboneofthemajorindustrialsectors，butitisalsooneoftheeightcategoriesofspecialequipmentsandfacilitieswhicharelife-threateningan

7、ddangerous.Conventionalmeasurementtechniquesofelectricalsensingwereoftenusedinthehealthmonitoringofliftingmachinerybefore.Itcannotbeachievedonthelong-termmonitoringofthelargecrane-linebecausesensingelementofelectricityisshor