基于光纤光栅的管道压力非侵入式检测方法研究

发布时间：2024-05-29 04:49

　　随着压力管道在各领域的广泛运用,复杂管道系统的安全运行变得日益重要。因此,管道压力检测技术在各种工业现场和工程领域也受到越来越多的重视。然而,传统的管道压力检测手段因为诸多局限逐渐无法满足应用要求。在管道压力非侵入式检测方面,光纤光栅凭借重量轻、体积小、损耗小、不受电磁干扰、可以远距离传输、能够实现分布式阵列组网以及能够灵活的埋入各种智能材料等优势逐渐成为一种高效可靠的检测手段。本文以压力管道为研究对象,进行了基于光纤光栅的非侵入式传感器的设计和实验,主要包括以下三个内容:1)深入分析了管道应力应变的类型及其产生原理,着重揭示了管道材料、管道内径、管壁厚度以及管道内压等诸多因素对管道管壁应变规律的影响。并借助AutoCAD、ProE和AnsysWorbench等软件对管道压力非侵入式传感器进行了设计、建模和一系列结构优化仿真工作。设计了宽10mm,厚4mm且带耳部的两瓣式环箍结构和厚4mm,基体四条边宽2mm的双梁式菱形结构耦合而成的管道压力检测机构。结合光纤光栅的传感检测原理,运用材料和弹性力学理论推导出管道压力检测机构的数学模型。2)重点分析了管道流固耦合特性。以120mm内径,2...

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【部分图文】：

图2-5SM125光纤光栅解调仪Fig2-5SM125fibergratingdemodulator

中国石油大学（华东）硕士学位论文17腔的光波波长，透射光波长与传感器光栅反射波长重合时，探测器能够测到的光强最大。相对于可调谐光纤光栅滤波器法而言，不同之处在于用可调谐法布里-珀罗腔代替了参考光纤光栅。谐振波长变化范围更大，复用容量也更大。本文使用的光纤光栅解调仪为微光公司（Mi....

图3-2菱形结构示意图

中国石油大学（华东）硕士学位论文25生偏移。在上述研究的基础上本文针对菱形结构深入研究其具体的应力应变传递情况。针对菱形结构的应变放大和增敏功能，本文对菱形结构的材料选择以及设计尺寸做了一系列的仿真分析。首先，对于菱形应变检测结构的尺寸设计仿真分析，本文主要针对如图3-2所示的一....

图3-5菱形结构应变云图

中国石油大学（华东）硕士学位论文27由图3-4(a)可以看出在菱形结构两端施加固定载荷的情况下，应变梁产生微应变为125.76，应变梁的应变分布非常均匀。如图3-4(b)所示，相对于应变梁的均匀分布情况，温度补偿梁在相同的情况下有微弱的应力应变梯度，变化范围在0.001微应变，相....

图3-16环箍路径应变云图

中国石油大学（华东）硕士学位论文35图3-15环箍式应变云图Fig3-15Circularhoopstraincloudmap对比图3-14和图3-15两种不同安装方式下的菱形结构应变云图，可进一步得知，环箍安装方式对应菱形结构整体产生的应变更加剧烈，为了更加深入的了解环箍的受力....

本文编号：3984098