基于光纤布拉格光栅传感器的动车组齿轮箱振动监测系统设计与研究.pdf

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1、TheDesignandResearchoftheVibrationMonitoringSystemfortheGearBoxofHigh·-speedRailBasedonFiberBraggGratingSensorADissertationSubmiaedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequriementsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhangWeiweiSupervisor：Prof．GuYuzongMay，2014关

2、于学位论文独立完成和内容创新的声明本人向河南大学提出硕士学位中请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所儆的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。。、。学位申请人(学位论文作者)簦名：：．缢硅建

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6、：21。)f移卑占月fo日一。曩鼍甏1t≯、鍪曩?关于学位论文著作权使蔫授权书■曩1

7、本人经河南大学审核批

8、准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学谊论囊酮要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(甄质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(甄质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)学位获得者(学位论文作者)签名：丝堡垒20J中年f月≯日学位捌特散师签名：匿杰皇!宝20』中年!月二6日摘要光纤布拉格(Bragg)光栅传感器是利用Bragg波

9、长对对外界物理参量(如温度和应变等)的敏感特性而制成的一种新型的光纤传感器。光纤布拉格(Bragg)光栅传感器近年来发展迅速，它是一种光纤无源器件，是光电子研究领域的一种新兴技术。我们利用它可以感测多种物理参量，与传统的传感器相比，光纤Bragg光栅传感器有很多自己独有的优势，如抗电磁干扰，绝缘性好，体积小，重量轻，响应速度快，信噪Lt-,币n灵敏度高，耐腐蚀等。基于光纤布拉格(Bragg)光栅传感器的检测技术，现已成功的应用于桥梁健康监测、石油和电力监测、航空航天以及铁路安全等诸多领域。近年来，我国高速铁路发展迅速，确保列车安全运行也越来越受到人们重视。考虑

10、到动车组齿轮箱是动车的重要部件，它的工作状态直接影响着动车组的安全运行问题，因此就需要我们时刻观测齿轮箱的运行情况，保证其正常的工作。由于动车组高速行驶时齿轮箱处于快速旋转状态，这就必然会产生振动和发热，而齿轮箱的振动和发热情况能间接地反映齿轮箱的工作状态，例如振动异常与发热温度过高等偶发现象都可能是齿轮箱的故障问题所导致。在地面监测我们很难发现这些偶发的异常问题，因此就很有必要对齿轮箱进行在线实时监测，才能及时发现这种不良现象并给予解决，进而来避免重大事故的发生，更好的保障我们的生命安全。由于光纤布拉格(Bragg)光栅传感器具有抗电磁干扰和适应狭小空间安装

11、等诸多优势，本文就设计了基于光纤布拉格(Bragg)光栅传感器的动车组齿轮箱的振动在线实时监测系统，并对其测试结果进行了研究和分析。本论文的主要研究内容如下：1、主要介绍了下光纤光栅技术的发展情况，研究了光纤布拉格(Bragg)光栅传感器的原理和光纤布拉格(Bragg)光栅传感器的波长解调技术等。2、设计了基于光纤布拉格(Bragg)光栅传感器的动车组齿轮箱的振动监测系统，并论述了该系统的组成、特性以及如何实现在动车运行状态下对动车组齿轮箱振动的在线实时监测。3、通过对采集到的动车组齿轮箱振动信号的分析研究，验证了该监测系统的可行性。关键词：光纤布拉格光栅传感

12、器，齿轮箱，振动监测，频域分析，时域分析1IABSTRACTTheFiberBraggGrating(FBG)sensorisanewkindofopticalfibersensors，whichusesthepropertythattheBraggwavelengthissensitivetotheexternalphysicalquantities，suchastemperatureandstrainTheFiberBraggGrating(FBG)sensorasakindofopticalpassivecomponentshasbeendevelopi

13、ngrapidlyinrecentye