[1]徐志豪１,张小栋１,熊逸伟１,等.面向直驱式风力发电机气隙检测用光纤传感器系统设计[J].机械与电子,2020,(03):39-43.
　,,et al.Design of Optical Fiber Sensor System for Air Gap Detection of Direct-drive Wind Turbine[J].Machinery & Electronics,2020,(03):39-43.
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面向直驱式风力发电机气隙检测用光纤传感器系统设计()

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机械与电子[ISSN:1001-2257/CN:52-1052/TH]

Title:: Design of Optical Fiber Sensor System for Air Gap Detection of Direct-drive Wind Turbine

作者:: 徐志豪^１; 张小栋^１; 熊逸伟^１; 赵震^１; ２; 朱家浩^１; １．西安交通大学机械工程学院，陕西西安７１００４９；
２．中车株洲电机有限公司，湖南株洲４１２０００

Author(s):: ＸＵＺｈｉｈａｏ^１; ＺＨＡＮＧＸｉａｏｄｏｎｇ^１; ＸＩＯＮＧＹｉｗｅｉ^１; ＺＨＡＯＺｈｅｎ^１; ２; ＺＨＵＪｉａｈａｏ^１; １．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ；
２．ＣＲＲＣＺｈｕｚｈｏｕＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｚｈｏｕ４１２０００，Ｃｈｉｎａ

摘要:: 设计了一种面向直驱式风力发电机气隙检测用的光纤传感器系统。首先，基于直驱式风力发电机气隙检测的需要，采用多模光纤原理对光纤束传感器探头进行了结构设计；进而，对光纤束传感器探头中接收光纤圈数，以及影响传感器特性参数的光纤纤芯半径r和入射光纤的数值孔径NA分别进行了仿真分析；然后，为了充分发挥整个系统的最高采集信号，在光纤探头的尾端进行了分束处理设计；最后，在实验室搭建了所设计的光纤传感器系统，并对其进行了静态标定。结果表明，该系统的量程范围可达8 mm，满足直驱式风力发电机气隙检测的需要。

Abstract:: A fiber optical sensor system for air gap detection of direct-drive wind turbine was designed. First, based on the need of detection, the structure of fiber optical beam sensor probe was designed by using a multi-mode fiber optic principle.Then, the number of received fiber turns from the fiber beam sensor probe, the radius r of fiber core and the numerical aperture NA of the incident fiber affecting the characteristic parameters of sensor were simulated and analyzed respectively. And, in order to utilize the highest acquisition signal of the whole system fully, the beam splitting process was designed at the end of the optical fiber probe. Lastly, the designed fiber optical sensor system was carried out in the laboratory and its static calibration was set up. The results show that the measuring range of the system was up to 8mm, which could meet the need of air gap detection of direct-drive wind turbine.

［１］谢检生．永磁直驱风力发电机技术综述［Ｊ］．南方农机，

２０１６，４７（７）：９０，９３．

［２］茹扎洪·斯衣迪克江，张新燕，常喜强，等．风速突变工况下永磁风力发电机静态偏心磁场分析［Ｊ］．电测与仪表，２０１７，５４（５）：４０- ４４．

［３］张平，张小栋，刘春翔．双圈同轴式光纤位移传感器的输出特性［Ｊ］．西安交通大学学报，２０１２，４６（３）：２７- ３０．

［４］徐涛，吕海宝，杨华勇，等．一种强度补偿反射式光纤位移传感器的研究［Ｊ］．国防科技大学学报，２０００，２２

（６）：１０９- １１２．

［５］ＹＵＡＮＬＢ，ＰＡＮＪ，ＹＡＮＧＴ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ［Ｊ］．ＳｅｎｓｏｒｓａｎｄＡｃｔｕａｔｏｒｓＡ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ，１９９３，３６（３）：１７７- １８２．

［６］李程启．旋转机械转轴振动光纤动态测试技术研究［Ｄ］．西安：西安交通大学，２０１２．

［７］谢思莹，张小栋．双圈同轴光纤束传感器三维空间输出特性研究［Ｊ］．振动、测试与诊断，２０１７，３７（１）：１７４- １８０．

［８］杨亮，张小栋．双圈同轴光纤束位移传感器研究［Ｊ］．振动、测试与诊断，２００９，２９（２）：１９２- １９６．

备注/Memo:: 收稿日期：２０１９- １１- ０６
基金项目：国家自然科学基金面上项目（５１５７５４３６）
作者简介：徐志豪（１９９６－），男，山东菏泽人，硕士研究生，研究方向为光纤传感器检测；张小栋（１９６７－），男，陕西西安人，教授，研究方向为智能检测诊断与控制技术、智能机器人技术等。

更新日期/Last Update: 2020-04-20