用于传热管微动损伤监测的加速度传感系统研究

发布时间：2023-04-28 14:20

　　核电作为一种低碳、高效、稳定的清洁能源,是解决环境污染和能源短缺等问题的重要手段。核电安全问题是制约核电发展的重要因素,国家领导人强调,发展核电的头等大事是安全。在主流的压水堆核电站中,蒸汽发生器传热管的微动损伤严重威胁到核电站的安全运行。传热管的结构健康监测对于优化蒸汽发生器设计、实时掌握压水堆的安全状态、维护核电站安全具有重要意义。由于传热管处于高温、高压、强电磁干扰的流体环境,对传感器的尺寸要求严格,传统的传感检测技术难以满足要求。光纤珐珀加速度传感技术具有结构简单、体积小、精度高、抗电磁干扰、远距离测量等优点,适用于蒸汽发生器传热管的微振动监测。因此本课题研发了基于双端固支梁的光纤珐珀加速度传感器,结合光纤珐珀非扫描相关解调系统,以实现传热管的高速高精度微振动监测,优化蒸汽发生器的传热管设计。本文建立了珐珀传感和相关解调的数学模型,设计出光纤珐珀传感的光路结构;通过仿真分析了光源噪声和珐珀腔倾斜形变对传感信号的影响;基于双端固支梁结构设计加速度传感器,并根据理论公式分析传感器的灵敏度、固有频率等各项性能参数,优化传感器机械结构;完成光纤珐珀解调仪的光学解调模块和软硬件系统设计;...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 传热管微动损伤研究现状
    1.3 光纤加速度传感研究现状
        1.3.1 强度调制型
        1.3.2 波长调制型
        1.3.3 相位调制型
    1.4 课题研究内容
    1.5 本章小结
2 光纤珐珀传感系统原理
    2.1 珐珀传感的基本原理
        2.1.1 光纤珐珀传感的理论模型
        2.1.2 光楔的理论模型
        2.1.3 光纤珐珀非扫描相关解调结构
    2.2 光源特性及噪声分析
    2.3 珐珀腔变形仿真分析
    2.4 本章小结
3 光纤珐珀加速度传感器的设计
    3.1 加速度传感器的传感原理
        3.1.1 加速度传感器测位移的理论模型
        3.1.2 双端固支梁的理论模型
    3.2 加速度传感器的动态特性
    3.3 双端固支梁的特性及优化
    3.4 传感器的结构设计及加工
    3.5 传感器的装配
    3.6 本章小结
4 解调系统关键模块设计
    4.1 整体系统设计
    4.2 光源设计与降噪
        4.2.1 光源的选择
        4.2.2 模式噪声分析
        4.2.3 模式噪声滤除方法
    4.3 光楔的设计与制作
    4.4 硬件解调模块设计
        4.4.1 电源的设计与隔离
        4.4.2 滤波放大电路设计
        4.4.3 数据处理模块设计
    4.5 本章小结
5 系统实验及结果分析
    5.1 硬件系统测试
        5.1.1 线阵CCD功能测试
        5.1.2 有源滤波电路
        5.1.3 USB传输功能测试
    5.2 弯曲绕纤器测试
    5.3 系统标定实验
    5.4 传感器极端环境测试
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3803959