基于激光自混合散斑干涉的转速测量

论文摘要

随着石油行业的快速发展,工业上对进行油井作业的石油设备的稳定性和使用寿命的要求也越加严格。在石油设备中旋转部件的旋转速度成为影响设备稳定性和使用寿命的重要因素,所以在石油设备投产前与应用时对设备中旋转部件的转速进行标定和检测尤为重要,这时对无损且精度较高的转速测量装置产生了迫切的需要。本文提出基于激光自混合散斑干涉的转速测量,通过对自混合散斑信号的处理,完成对表面粗糙的旋转物体转速的测量,有望实现对石油设备中旋转器件的转速监测及标定。激光自混合散斑干涉是将自混合干涉与散斑效应相结合。当携带粗糙物体表面运动信息的散斑信号反馈回激光腔内时,形成自混合散斑干涉,可以完成对粗糙物体速度的测量。通过对自混合散斑干涉信号的处理进行物体物理性质的测量,克服了传统接触式测量的复杂性,通过采用更少的组件,降低了器件成本。基于自混合散斑干涉转速测量的方法具有测量装置更加紧凑、简易,非接触,易准直的优点,同时对物体的测量具有较高的精度。本文基于三腔镜F-P腔模型建立自混合散斑干涉的理论模型,并对自混合散斑干涉信号的形成机理进行说明。通过对自混合散斑干涉理论的分析,提出通过对自混合散斑信号进行快速傅里叶变换以及自相关谱求解的两种信号处理方法对采集到的自混合散斑信号进行频移提取,通过对频移的分析可以确定物体的转速。首先从理论上证明了两种方法的有效性,其次基于这两种方法搭建基于自混合散斑干涉的粗糙物体转速测量平台,在测速实验中实现了对粗糙转盘的旋转速度的测量,说明了该两种方法的可行性与有效性。最后,本文提出一种基于单光双腔的自混合散斑干涉测量双转盘转速的方法,即利用一个激光器实现对两个独立转盘进行转速测量的方法。文中,从理论及实验证上证明了该方法的可行性。单光双腔自混合散斑干涉既简化了实验装置,同时又能够对两个旋转物体进行速度测量,该装置在对石油设备转速测量与标定上有一定应用的前景。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李昊燃

导师: 高丙坤

关键词: 激光自混合散斑干涉,快速傅里叶变换,自相关谱,转速测量

来源: 东北石油大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,石油天然气工业,无线电电子学

单位: 东北石油大学

基金: 得到黑龙江省自然科学基金项目(No.E2016013),东北石油大学“国家基金”培育基金项目(2017PYYL-05),东北石油大学研究生创新项目(JYCX_CX06_2018,JYCX_JG06_2018)

分类号: TN249;TE92

DOI: 10.26995/d.cnki.gdqsc.2019.000398

总页数: 53

文件大小: 2931K

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