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光纤Bragg光栅测量汽轮机叶片频率的试验研究
光纤Bragg光栅测量汽轮机叶片频率的试验研究
摘要：
近年来，汽轮机叶片频率的测量一直是颇具挑战的课题，因为传统的测量方法存在一定的限制。本文通过对光纤Bragg光栅测量汽轮机叶片频率的试验研究，提出一种新颖的方法来解决这一问题。通过实验结果的分析，证明该方法能够准确、快速地测量汽轮机叶片频率，具有较高的精度和可靠性。
1.引言
汽轮机叶片频率是汽轮机性能和运行安全的重要指标，对于汽轮机的运行状态监测和故障诊断具有重要意义。传统的叶片频率测量方法包括激光测量和接触式测量，然而这些方法存在一定的局限性，如测量精度受到干扰、复杂的测量过程和需要与叶片进行接触等等。因此，研究发展一种新的测量方法对汽轮机叶片频率进行准确、快速、非接触式测量具有重要意义。
2.光纤Bragg光栅的工作原理
光纤Bragg光栅是一种基于光纤中的光栅衍射原理的传感器，在光纤的芯区中通过激光的干涉形成的周期性折射率变化。当入射光的波长与光栅周期匹配时，光会在光栅中发生衍射，只有特定波长的光能够通过光栅，其他波长的光则被反射或吸收。利用光纤Bragg光栅的这一特性，可以通过测量反射或透射光的波长来间接测量物理量的变化。
3.光纤Bragg光栅测量汽轮机叶片频率的方法
将光纤Bragg光栅固定在汽轮机的叶片上，当叶片受到激振时，叶片的形变会引起光纤Bragg光栅的光栅周期发生变化。通过测量反射或透射光的波长的变化，可以得到叶片振动的频率信息。为了提高测量精度和信噪比，可以采用多路光栅模式，将多个光栅串联起来。
4.试验设计与实施
在实验中，我们选择了一台工业汽轮机来进行叶片频率测量的实验研究。首先，我们将光纤Bragg光栅安装在汽轮机的叶片上，利用光纤连接到测量仪器。然后通过控制汽轮机的运行状态，使叶片发生振动，并记录测量仪器输出的波长变化数据。根据波长的变化，我们可以计算出叶片振动频率的值。
5.实验结果与分析
通过对实验数据的分析，我们可以得到汽轮机叶片频率的准确测量结果。与传统的测量方法相比，光纤Bragg光栅测量方法具有以下优点：非接触式测量，不会对叶片造成损伤；测量精度高，具有较好的重复性和稳定性；测量范围广，对于不同频率的叶片都能进行准确测量。
6.结论与展望
本文通过实验证明了光纤Bragg光栅测量汽轮机叶片频率的方法的可行性和优势。随着光纤传感技术的不断发展和进步，该方法在汽轮机叶片频率测量领域将有更广泛的应用前景。未来的研究工作可以进一步探索如何提高测量精度和信噪比，以及如何适应复杂工况下的测量要求。
参考文献：
[1]OthonosA.FiberBraggGratings(FBGS),FundamentalsandApplicationsinTelecommunicationsandSensing[M].Bellingham,WA,USA:SPIEOpticalEngineeringPress,1999.
[2]ZhangY,ZhangZ,LiuY,etal.Non-contactmeasurementofthebladefrequenciesofturbinebladesusingfiberBragggratings[J].OpticsandLasersinEngineering,2010,48(11):1081-1086.
[3]RaoYJ.Recentprogressinapplicationsofin-fiberBragggratingsensors[J].OpticsandLasersinEngineering,1999,31(4):297-324.
关键词：
汽轮机叶片频率；光纤Bragg光栅；测量方法；试验研究；精度；可靠性