摘要：随着高速电机的发展,转子的温度已成为电机设计和健康监测的重要指标,舰船电机的强电磁工作环境、狭小的气隙、较大的旋转离心力是转子温度监测面临的难题。文中针对电机转子温度的监测方法,主要包括电阻法、红外测温法、电子类传感器测温法、半导体温敏元件法和光纤光栅测温法,阐述了各方法的原理和特点,介绍了转子温度在线监测领域的研究现状和取得的主要成果,重点聚焦光纤布拉格光栅的应用和研究进展,分析总结了各方法的适用性和存在的主要问题,并展望了未来的技术路线和发展方向。

摘要：为提升光纤水听器拖曳线阵列的适装性,提出一种柔顺型光纤光栅水听器阵列。根据力学理论模型计算3种柔顺型光纤光栅水听器声压灵敏度,比较分析其影响因素,通过有限元仿真进行频响分析,研制了直径分别为10 mm、12 mm和16 mm的2元柔顺型光纤光栅水听器样阵,采用振动液柱法实验测试其灵敏度。实验结果表明:柔顺型光纤光栅水听器在200~800 Hz的频率范围内响应平坦,不同结构参数的水听器阵列平均声压灵敏度分别为-138.90 dB、-134.71 dB、-136.12 dB,验证了理论与仿真分析的正确性。按照本文的设计,通过进一步优化材料和结构参数,采用弱反射光纤光栅,可以构建数百阵元的一体化柔顺型水听器阵列。

摘要：为解决分布反馈光纤激光传感阵列功率一致性的问题,建立了分布反馈光纤激光波分复用阵列输出功率预测模型,采用差值寻优法对激光器进行排序,并通过在阵列尾部增加980 nm反射镜进一步提高了阵列的功率均衡水平,实现了阵列结构优化。实验结果表明,优化后的阵列功率波动水平明显改善,有效地解决了阵列末端信号解调效果差的问题,扩大了阵列实际复用容量,提高了组阵效率。上述方法对大规模分布反馈光纤激光器传感器阵列的结构设计具有借鉴价值。

摘要：设计了一种竖直式封装结构的分布反馈式(DFB)光纤激光加速度传感器,建立了加速度灵敏度与质量块尺寸参数的理论模型。基于有限元软件,对该加速度传感器的频率响应性能进行了仿真分析,加工制作了传感器原型样品并进行了实验研究。实验结果表明,研制的DFB光纤激光加速度传感器在10~4000Hz频率范围内的平均加速度灵敏度为-119.1dB,且谐振峰值出现在5000Hz附近,与理论和仿真分析结果吻合较好。光纤激光加速度传感器的工作频带在高频方向得到了有效扩宽,能更好地满足DFB光纤激光加速度传感器在高频领域的工程化应用需求。

摘要：针对分布反馈光纤激光水听器系统在高速运动过程中干涉仪噪声过大的问题,提出了基于参考光源的差分探测方案,设计了基于3端口环形器的光纤干涉仪差分探测光路,利用改进的变步长LMS滤波算法,结合噪声自适应抵消技术和B样条小波变换,有效抑制了干涉仪噪声,解决了信噪比下降的问题。实验结果表明:该方法能降低系统噪声本底约30 dB;与传统参考传感器的差分方案相比,该方法不易受环境影响,不会增加阵列复杂度,更具有实用价值。

摘要：针对分布反馈式光纤激光水听器在用于水声探测时极易受加速度效应干扰的问题,设计了一种双膜片对称结构的光纤激光水听器,对该水听器的抗加速度性能进行了研究.建立了双膜片结构水听器的加速度灵敏度理论模型,分析了水听器各部件的尺寸大小、材料参量与水听器加速度灵敏度的关系,实现了对水听器结构的优化设计;加工制作了分布反馈式光纤激光水听器原型样品,并进行了实验研究.测量结果表明,在2.5~10kHz的频率范围内,该结构水听器的平均声压灵敏度为-132.6dB,波动幅度不大于±0.5dB,加速度灵敏度小于-28dB.该水听器在保证了较高声压灵敏度与平坦的响应曲线的同时,抗加速度性能也得了有效改善,可大大提高光纤激光水听器阵列在运动状态下对远距离目标探测的信噪比.

摘要：针对分布反馈式(DFB)光纤激光水听器的加速度响应影响声压信号探测的问题,研制了一种聚氨酯端面增敏结构的DFB光纤激光水听器。建立了该结构水听器的加速度灵敏度理论模型,理论分析了套筒结构与水听器的加速度灵敏度的关系,仿真分析了水听器两端聚氨酯的弹性模量、泊松比以及高度的差异与其加速度灵敏度的关系,实现了对水听器各结构以及材料参数的优化,并制作了水听器原型样品与拖曳线列样阵,分别开展了加速度灵敏度测试和湖上动态拖曳实验研究。实验结果表明,该结构水听器在20~2000Hz频率范围内的加速度灵敏度在各频点均小于1.2dB,与理论分析结果较为吻合,在动态拖曳过程中的变速运动阶段也能对目标形成较高信噪比的稳定波束指向。水听器的抗加速度性能得到了有效预测以及实验验证。

摘要：光纤激光水听器的频率响应曲线会在声压传递函数的谐振频率处出现谐振峰,使水听器的工作频带变窄。研制了一种金属膜片端面增敏结构的分布反馈式(DFB)光纤激光水听器。基于电声类比理论,建立了DFB光纤激光水听器的声压传递函数模型,仿真分析了水听器各结构参数对水听器声压传递函数的影响,实现了水听器结构的优化设计,加工制作了水听器原型样品并进行了实验研究。由实验结果可知,DFB光纤激光水听器在2.5~10kHz频率范围内的平均声压灵敏度为-135.99dB,波动幅度小于±0.6dB,且在16kHz附近出现谐振峰,实验结果与仿真分析结果较好地吻合。该研究对DFB光纤激光水听器的研制具有重要指导意义。

摘要：为减小分布反馈式（DFB）光纤激光器在水声探测时的扰动，设计了一种双膜片式封装结构的光纤激光水听器。该结构通过膜片增大声压作用面积，并转化为激光器的轴向应变以实现增敏。利用有限元软件ANsYs对该结构进行了仿真分析，加工制作了双膜片式结构封装的DFB光纤激光水听器原型样品，并对其进行了水声实验研究。实验测得，研制的双膜片端面增敏结构的DFB光纤激光水听器在2．5～10kHz的平均声压灵敏度为-136．9dB，波动幅度不高于±0．5dB，水听器的工作频带向高频得到了有效拓宽，使其能很好地满足舷侧阵的工程化应用要求。

摘要：平板结构的贴片式光纤光栅传感器应变测量范围较小,难以满足船舶结构健康监测中的应变测量要求。本文采用不锈钢材质,设计了一种采用环形平面弹簧和平板复合结构的贴片式传感器,通过环形平面弹簧结构将复合结构的大应变转化为光栅的小应变,降低被测物体与光栅之间的应变耦合系数,实现了大应变测量。理论分析了复合结构的传感原理,通过有限元方法仿真了该结构的应力分布,结果证明了该结构能够实现大应变测量。将传感器胶粘在特种钢试件上进行了载荷试验,试验结果表明:该复合结构传感器的量程大于20 000με,且线性度较好,相关系数大于0.99。另外,设计的传感器体积较小,便于安装,能较好地解决船舶结构健康监测中的大应变测量问题。