大型柴油发动机性能测试中的光纤传感设计及应用技术研究
本文关键词: 光纤传感器 柴油机 温度 振动 流量 出处:《山东大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:本文对光纤传感器在大型柴油发动机性能测试中的技术应用进行了研究,主要针对柴油机缸盖温度、柴油机振动和柴油机空气进气流量进行了光纤测试技术分析,实现了柴油机性能测试需要的光纤传感器理论模拟、结构设计和样品研制,完成了相关实验,得出光纤传感器相比传统传感器的优越性。本文的主要研究内容如下:1)针对目前应用于柴油机的电传感器的不足,并结合柴油机特殊实验测试的要求,设计了相应的光纤传感结构,结合光纤多路解调仪,搭建了测试系统。论文分析了发动机性能温度测试现状,比较了热电偶传感测试的优劣,结合光纤传感器和柴油机缸盖的结构特点,设计了光纤温度传感探针和相关的测试方案。完成后的温度探针先进行了山东大学内燃机实验室的六缸柴油机的缸盖温度测试,后又在东风商用车技术中心研发的新型一体式六缸缸盖温度测试中得到验证。2)研究了光纤传感器在柴油机振动性能测试中的应用技术,介绍了光纤光栅传感的轴向应变特性,结合柴油机的特点,设计了传感器结构。进行了ANSYS有限元模拟,确定了传感器的最佳参数,研制出样品,并应用在莱内1110单杠柴油机的振动测试中,实验得到了光纤振动传感器在柴油机不同转速下的响应输出信号。3)研究了光纤传感器在柴油机进气流量测试中的应用,介绍了流量的一些特征参数和光纤光栅流量测试原理,结合柴油机进气管道的结构和进气特点,设计了一种新型的悬臂梁结构的流量传感器,建立了流量传感的数学模型,采用有限元软件模拟,得出了悬臂梁的最佳角度和光栅最佳安装位置,为下一步传感器的加工制作奠定了基础。论文最后总结了目前课题的研究工作,分析了存在的问题,给出研究展望。
[Abstract]:In this paper, the application of optical fiber sensor in the performance test of large diesel engine is studied, which is mainly aimed at the cylinder head temperature of diesel engine. The vibration of diesel engine and the air intake flow of diesel engine are analyzed by optical fiber test technology. The theoretical simulation, structure design and sample development of optical fiber sensor for diesel engine performance testing are realized. The main research contents of this paper are as follows: 1) aiming at the shortage of electric sensor used in diesel engine at present, and combining with the requirement of diesel engine special experiment test. The corresponding optical fiber sensing structure is designed and the testing system is set up combining with the optical fiber multichannel demodulator. The paper analyzes the current situation of engine performance temperature testing and compares the merits and demerits of the thermocouple sensing test. Combined with optical fiber sensor and diesel engine cylinder head structure characteristics. The optical fiber temperature sensing probe and the related testing scheme were designed. The temperature probe was first used to test the cylinder head temperature of the six-cylinder diesel engine in Shandong University Internal Combustion engine Laboratory. The application technology of optical fiber sensor in the vibration performance test of diesel engine has been studied in the new integrated six-cylinder cylinder head temperature test developed by Dongfeng Commercial vehicle Technology Center (Dongfeng Commercial vehicle Technology Center). The axial strain characteristics of fiber Bragg grating sensor are introduced. The structure of the sensor is designed based on the characteristics of diesel engine. The ANSYS finite element simulation is carried out to determine the optimum parameters of the sensor and the sample is developed. And applied in the vibration test of Lennes 1110 horizontal bar diesel engine. The response output signal of optical fiber vibration sensor at different speed of diesel engine. 3) the application of optical fiber sensor in the measurement of intake air flow of diesel engine is studied. Some characteristic parameters of flow and the principle of FBG flow measurement are introduced. A new type of flow sensor with cantilever beam structure is designed according to the structure and characteristics of intake pipe of diesel engine. The mathematical model of flow sensing is established, and the optimum angle of cantilever beam and the optimal installation position of grating are obtained by using finite element software. Finally, the paper summarizes the current research work, analyzes the existing problems, and gives the research prospect.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP212;TK427
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本文编号:1462528
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