桥式起重机模型挠度的光纤Bragg光栅试验研究.pdfVIP

桥式起重机模型挠度的光纤 Bragg光栅试验研究 黄代民 齐 凯 王新华 广州市特种机电设备检测研究院 广州 510180 摘 要：研制了1种利用光纤Bragg光栅对桥式起重机主梁挠度的实时在线监测模型。光纤 Bragg光栅均匀 粘贴于桥式起重机主梁，通过输入输出光纤与信号处理装置光连接。小车在主梁上吊挂后使主梁产生挠度，主 梁作用粘贴其下表面的光纤Bragg光栅产生应变，即传感光栅的Bragg波长产生移位。利用解调仪得到的光纤 Bragg光栅中心波长的移位值 ，反复计算挠度值，实现波长与挠度的对应关系。 关键词：桥式起重机；主梁；挠度；光纤 Bragg光栅；检测 中图分类号：TP215 文献标识码：A 文章编号：1001—0785 (2011)05—0044—04 Abstract：Thepaperdescribesareal—timeonlinemonitoringmodelfordeflectionofmaingirderof bridgecranewith fiberBragggrating．ThefiberBragggratingisevenlyaffixedonthemaingirderofthebridgecraneandopticalconnectionis achievedthroughinputandoutputopticalfiberandsignal processorunit．Th etrolleysuspendedonthemaingirdercauses deflection，andthemaingirdercausesstrainoffiberBraggrgatingaffixedonitslowersurface，thatis，displacementof wavelengthofsensingBragggrating．Deflectionvalueiscalculatedrepeatedlywithdisplacementvalueofcentralwavelength obtainedbydemodulatortoobtainrelationbetweenwavelengthanddeflection． Keywords：bridgecrane；maingirder；deflection；fiberBraggrgating；measurement 0 引言 1 光纤Bragg光栅传感原理及测量原理的 数学模型 桥式起重机 (以下简称桥机)挠度测量技术 是在桥机主梁受负载时通过仪器对其挠度进行检 1．1 光纤 Bragg光栅的传感原理 测的一种测量技术 。目前常用的挠度测量方法是 光纤光栅是利用石英光纤的紫外光敏特性将 水准仪法 、拉钢丝法 、连通器法等。其中应用比 光波导结构直接做在光纤上形成的光纤波导器件。 较多的是水准仪法 ，水准仪法是通过把水准仪架 光纤 Bragg光栅的折射率呈固定周期性调制分布， 设在合适的位置上，直接测量出各点的挠度值。 即Bragg光栅的栅距为常数。当光纤 Bragg光栅在 水准仪法对挠度是定时定点的测量 ，但不能满足 轴向受到拉伸或压缩时，其反射中心波长将产生 桥机作业时挠度的在线监测 。当桥机主梁负载过 变化 。其传感原理如图1所示。 大，主梁挠度超过标准 (对于单梁桥式起重机 ， 产生的弹性下挠 F允许≤L／800，L 为主梁跨度)， I闩 ．． ．．． ． ．．． ．． ．． ．．． _-J 主梁机体将会受到破坏 ，甚至引起小车脱轨，导