基于FBG的三维矿山声振应急监测技术研究

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随着光纤传感技术、光纤通信技术和信息化技术的发展,近十几年来,光纤传感技术在众多研究人员的推动和探索下,越来越多地被人们所熟悉和使用,信息化技术也更多地应用到人们的生产生活当中。将光纤Bragg光栅传感技术与传统拾音器检测原理有机结合,进而研究出高灵敏度、高性能、低损耗的光纤Bragg光栅拾音器,并且将其应用到三维矿山的声振应急监测平台系统中,研发出基于光纤Bragg光栅的三维矿山声振应急监测技术,是现代工业生产与生活的发展对声音拾取和监测提出的需求,对工业生产生活具有极大的价值和深远的意义。本论文的主要研究内容是基于FBG的拾音器与具有三维矿山声振应急监测功能的软件系统,文中对FBG拾音器进行了传感器参数的理论推演,使用ANSYS软件进行模拟分析,针对仿真结果进行传感器结构设计和实验,并应用FBG拾音器组成简单的声源定位传感阵列,设计开发了基于三维可视化平台的FBG声源定位声振应急监测呼救软件系统。论文的主要研究内容是:首先,对研究课题的背景和意义进行介绍,阐述了光纤Bragg光栅抬音器和三维矿山可视化软件系统的研究现状与进展,指出传统电拾音器在煤矿等特定场合和情况下的使用缺陷,和光纤Bragg光栅拾音器的优势,以及三维矿山可视化声振应急监测呼救系统的使用意义,从而进一步阐释了光纤Bragg光栅拾音器的声波传感技术,包括光纤Bragg光栅的传感原理和模型,及其解调原理和方法。然后,从理论上推导分析了光纤Bragg光栅拾音器的敏感部件振动膜的参数和运动规律的表达式,并使用ANSYS软件对敏感部件进行了有限元模拟分析,并进一步根据以上理论公式和仿真结果,对FBG拾音器的结构进行了设计研发,设计实验测试了FBG拾音器,得到实验结果并分析处理了实验数据。最后,设计开发了光纤Bragg光栅声源定位声振应急监测软件系统,该系统基于三维可视化平台,结合光纤Bragg光栅抬音器,应用于煤矿等要求本质安全的工业环境。
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