CN103558008B - 一种风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不同风速干扰下光纤传感振动信号的采集装置，其特征在于，该采集装置包括有光纤监测网络和探测主机，所述的光纤监测网络固定在栅栏上，所述的栅栏设置于风洞中，探测主机设置在监控室内，所述的光纤监测网络与所述的探测主机连接，所述的探测主机通过网线连接至一台工控机；固定在所述栅栏上的光纤监测网络为光缆的走线，该走线包括有一条直线形走线和一条蛇形走线，在走线的走线路径上每隔一段距离设有一个固定点，在所述的固定点采用抱箍将光缆和栅栏固定；所述栅栏的底部设有多个固定底座。本发明的采集装置用于不同风速下的光纤传感振动信号的采集，具有探测精度高、试验过程稳定的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感领域，特别涉及到一种基于不同风速下的光纤传感信号采集的风洞试验装置，用于采集不同风速下的光纤振动信号。
背景技术
在风洞试验中，需要对试验室环境内开展10级以下的风力试验，而判断风力的大小可以采用光纤振动的方式来获得。分布式光纤智能入侵探测系统采用超窄线宽激光器作为种子源，光脉冲从光纤的一端注入，用光探测器探测后向瑞利散色光。当光纤链路有扰动发生时，相应位置的光相位发生变化，最终导致光强发生变化，同时通过测量注入光脉冲与接收到信号之间的时间延迟得到扰动的位置。这种技术可以应用于不同等级风速下振动信号的探测，用于判断各种环境这下的风速等级大小。
在应用上述分布式光纤智能探测系统来测定风力大小时，由于探测光纤的布置不合理，往往得到的探测数据有偏差，影响试验精度；另外，由于布置原因往往导致探测网络中的光缆移位或者倾倒到地上，从而导致探测失败。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置。本发明的采集装置用于不同风速下的光纤传感振动信号的采集，可用于在风洞试验室环境内进行10级以下风力试验，探测不同等级风力下导致光纤振动信号的强弱，通过观察振动信号强弱，进而判断出各种环境这下的风速等级大小，具有探测精度高、试验过程稳定的优点。
为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
一种风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置，其特征在于，该采集装置包括有光纤监测网络和探测主机，所述的光纤监测网络固定在栅栏上，所述的栅栏设置于风洞中，探测主机设置在监控室内，所述的光纤监测网络通过通信光纤与所述的探测主机连接，所述的探测主机通过网线连接至一台工控机；固定在所述栅栏上的光纤监测网络为一根八芯光缆，直线形走线和蛇形走线分别各取一芯，在走线路径上每隔一段距离设有一个固定点，在所述的固定点采用抱箍将光缆和栅栏固定；所述栅栏的底部设有多个固定底座。
在本发明风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置中，所述的栅栏包括有方格金属网和多根立柱，多根固定立柱相互平行且分别与方格金属网固定，所述的直线形走线和蛇形走线固定在方格金属网上，所述的固定立柱安装在固定底座上。
在本发明风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置中，所述固定底座的底部为方形的加固底座，在加固底座的上表面的中心设有方形的立柱底座，所述的立柱底座在四个角利用膨胀螺丝固定在加固底座上，所述立柱底座的上表面中心设有凸起的固定立柱，每根所述的固定立柱对应地安装在所述的固定立柱上。
在本发明风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置中，在所述的走线中，所述的直线形走线设置于所述的蛇形走线的中部，所述的蛇形走线布置有波峰和波谷，波峰高于直线形走线，波谷低于直线形走线，所述的直线形走线和蛇形走线相互独立。
在本发明风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置中，所述的蛇形走线为正弦波状排布在栅栏上，直线形走线沿正弦波的平衡位置排布在栅栏上，蛇形走线的波峰位置和波谷位置均用抱箍固定在所述的栅栏上，蛇形走线和直线形走线的交叉处用抱箍固定在栅栏上。
基于上述技术方案，本发明的光纤传感振动信号的采集装置在风洞试验中取得了如下技术效果：
1. 采用基于不同风速下的光纤传感振动信号采集的风洞试验方法，可以在10级风以下采集不同等级风下的振动信号，固定安全可靠，试验数据测定精度高。
2.使用本发明的信号采集装置，在无风条件下，无任何扰动信号，随着风力等级增加，工控机上显示的扰动信号逐渐明显，颜色逐渐加深，当风力达到最大时，风洞内栅栏不会倾斜或吹倒，此时工控机上观察到振动信号最强，颜色最深。
附图说明
图1是本发明风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置的结构布置示意图。
图2是本发明光纤传感振动信号的采集装置中固定底座的结构示意图。
图3是本发明光纤传感振动信号的采集装置中光缆在栅栏上的固定方式示意图。
具体实施方式
下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置以及基于光纤传感的风洞试验方法作进一步的详细说明，以求更为清楚明白地理解其工作原理和具体应用，但不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置结构上包括有光纤监测网络和探测主机2。所述的光纤监测网络固定在栅栏8上，所述的栅栏8设置于风洞试验场地B中，探测主机2设置在监控室A内，所述的光纤监测网络通过通信光纤与所述的探测主机2连接，所述的探测主机2通过网线连接至一台工控机1，工控机1和探测主机2均放置在监控室内，二者通过网线进行连接通信。固定在所述栅栏8上的光纤监测网络为一根八芯光缆，直线形走线5和蛇形走线6分别各取八芯光缆中的一芯，在直线形走线5和蛇形走线6的走线路径上每隔一段距离设有一个固定点，在所述的固定点采用抱箍12将光缆和栅栏8固定；所述栅栏8的底部设有多个固定底座9。
在本发明风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置中，所述的栅栏8包括有方格金属网和多根固定立柱7，多根固定立柱7相互平行且分别与方格金属网固定，所述的直线形走线和蛇形走线固定在方格金属网上，所述的固定立柱7安装在固定底座9上。
在本发明风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置中，在所述直线形走线5和蛇形走线6的走线中，所述的直线形走线5设置于所述的蛇形走线6的中部，所述的蛇形走线布置有波峰和波谷，波峰高于直线形走线，波谷低于直线形走线，所述的直线形走线5和蛇形走线6相互独立。
如图2所示，在本发明风洞试验中光纤传感振动信号的采集装置中，所述固定底座9 的底部为方形的加固底座，在加固底座的上表面的中心设有方形的立柱底座10，所述的立柱底座10在四个角利用膨胀螺丝固定在加固底座上，所述立柱底座10的上表面中心设有凸起的固定立柱 7。
基于本发明的采集装置来对不同风速下的光纤传感振动信号采集的风洞试验方法，该方法包括有探测光缆、栅栏、立杆、加固底座安装，分布式光纤入侵智能探测系统安装调试。
其具体实施步骤如下：
第一步：将固定底座9依次放到风洞试验室内沿对角线排开，每两底座间隔一定距离，保持栅栏所在方向和风向有一定夹角（小于90度）。另一种方式是固定底座9在风洞试验室内横向排开，保持栅栏8所在方向和风向垂直（90度）。
第二步 ：在固定立柱7的底部，通过4个膨胀螺丝11将立柱底座10固定在加固底座上，如图2所示。
第三部：将栅栏8和固定立柱7连接上，二者也通过膨胀螺丝固定。
第四步：将探测光缆4的部分作为光纤监测网络，光纤监测网络按照蛇形走线和直线形走线的方式将光缆上敷设在栅栏8上，在固定点处，用抱箍12将光缆和栅栏8固牢如图3，尾部余量光缆固定到地面。
第五步：将探测光缆4的一端连接到监控室内的分布式光纤智能入侵探测主机2。
第六步：启动分布式光纤智能入侵探测主机2、工控机1，设置相关的监测软件参数，做些必要的调试工作，然后即可对风洞内风扰动进行探测。
采用本发明的信号采集装置进行风洞试验中风力测定的试验效果如下：采用基于不同风速下的光纤传感振动信号采集的风洞试验方法，可以在10级风以下采集不同等级风下的振动信号。无风条件下，无任何扰动信号。随着风力等级增加，扰动信号逐渐明显，颜色逐渐加深。当风力达到最大时，风洞内栅栏不会倾斜或吹倒，此时观察到振动信号最强，颜色最深。
Claims (5)
1.一种不同风速干扰下光纤传感振动信号的采集装置，其特征在于，该采集装置包括有光纤监测网络和探测主机，所述的光纤监测网络固定在栅栏上，所述的栅栏设置于风洞中，探测主机设置在监控室内，所述的光纤监测网络与所述的探测主机连接，所述的探测主机通过网线连接至一台工控机；固定在所述栅栏上的光纤监测网络为光缆的走线，该走线包括有一条直线形走线和一条蛇形走线，在走线的走线路径上每隔一段距离设有一个固定点，在所述的固定点采用抱箍将光缆和栅栏固定；所述栅栏的底部设有多个固定底座；所述的光纤监测网络为一根八芯光缆，直线形走线和蛇形走线是由光纤监测网络引出的两条芯，在所述的走线中，所述直线形走线设置于所述蛇形走线的中部，所述的蛇形走线布置有波峰和波谷，波峰高于直线形走线，波谷低于直线形走线，所述的蛇形走线为正弦波状排布在栅栏上，直线型走线沿正弦波的平衡位置排布在栅栏上，蛇形走线的波峰位置和波谷位置均用抱箍固定在所述的栅栏上，蛇形走线和直线形走线的交叉处用抱箍固定在栅栏上。
2.根据权利要求1所述的一种不同风速干扰下光纤传感振动信号的采集装置，其特征在于，所述的栅栏包括有方格金属网和多根固定立柱，多根固定立柱相互平行且均与方格金属网固定，所述的走线固定在方格金属网上，所述的固定立柱安装在固定底座上。
3.根据权利要求2所述的一种不同风速干扰下光纤传感振动信号的采集装置，其特征在于，所述方格金属网格固定在固定立柱的中间位置，所述的方格金属网的网面平整。
4.根据权利要求2所述的一种不同风速干扰下光纤传感振动信号的采集装置，其特征在于，所述固定底座的底部为方形的加固底座，在加固底座的上表面的中心设有方形的立柱底座，所述的立柱底座的四个角利用膨胀螺丝固定在加固底座上，所述立柱底座的上表面中心设有所述的固定立柱，每根所述的固定立柱对应地安装在所述的立柱底座上。
5.根据权利要求4所述的一种不同风速干扰下光纤传感振动信号的采集装置，其特征在于，所述的加固底座底面平整，所述加固底座为混凝土材质或金属材质。
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