研究目的
首次提出并描述基于光纤布拉格光栅（FBG）的轴颈轴承内油膜压力在线测量方法，并通过实验验证插入式与嵌入式两种方案的可行性。
研究成果
利用光纤光栅传感器测量油膜压力的两种新方法成功得到验证。插入式方法灵敏度更高但易受切向力影响，而嵌入式方法尺寸更小且能最大限度减少轴承损伤。温度补偿效果良好。实验结果与仿真相符，显示压力值约为10^4帕，且光纤光栅传感器适用于强电磁干扰环境，表明其具有工业应用潜力。
研究不足
若传感器表面不平整，插入式方法可能受到油流切向力的影响，从而潜在地降低测量精度。嵌入式方法的灵敏度较低，在没有更高分辨率的询问器时，可能不适用于所有压力范围。灵敏度可能因橡胶批次不同而有所变化，且螺栓紧固力等装配因素也可能影响测量结果。这些方法仅适用于特定轴承几何结构，若要更广泛应用，可能需要进行优化。
1：实验设计与方法选择：
设计了两种在轴瓦中安装光纤光栅（FBG）传感器的方法：一种是将封装好的FBG通过橡胶插入轴承孔内，另一种是将封装FBG直接嵌入轴承表面。其原理是利用FBG的多路复用能力、绝对测量特性和抗电磁干扰性，以高灵敏度且对轴承损伤最小的方式测量油膜压力。
2：样本选择与数据来源：
使用包含电机、齿轮传动、润滑系统和轴承系统的试验台。电机控制轴转速在140至1400转/分钟之间。润滑油由油泵、油箱和过滤器提供。轴承巴氏合金宽度为34毫米，存在侧漏。
3：实验设备与材料清单：
设备包括电机（YS-7124，温岭市大成电机）、油泵、油箱、过滤器、弹性橡胶封装的FBG传感器、结构胶（3M-DP490）、温度传感器用铜管、FBG解调仪（Smart Fibers公司的Smartscan和基于干涉仪的系统）以及用于仿真的有限元软件。材料包括润滑油和封装用橡胶。
4：0）、温度传感器用铜管、FBG解调仪（Smart Fibers公司的Smartscan和基于干涉仪的系统）以及用于仿真的有限元软件。材料包括润滑油和封装用橡胶。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：对于插入法，将FBG插入轴承孔并进行压力与温度灵敏度校准；对于嵌入法，将FBG嵌入巴氏合金并同样校准。实验通过逐步改变转速进行，使用解调仪采集数据（插入法500Hz，嵌入法5000Hz），采用独立FBG传感器进行温度补偿，并通过快速傅里叶变换处理信号以分析频率成分。
5：数据分析方法：
利用压力与温度灵敏度的校准曲线分析数据，通过快速傅里叶变换进行频域分析，逆傅里叶变换提取特定频率成分，并与有限元软件的仿真值进行对比。
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motor
YS-7124
Wenling City Dacheng electrical machinery
To control the shaft rotation speed in the range of 140–1400 r/min for the test rig.
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FBG interrogator
Smartscan
Smart Fibers Inc.
To interrogate the FBG-inserted sensor by monitoring the variation in Bragg wavelengths with a resolution less than 1 pm and a sampling rate of 500 Hz.
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structural adhesive
DP490
3M
To securely fix the end of the FBG sensor and apply a certain prestressing force on the fiber during packaging.
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interferometer-based interrogating system
To interrogate the FBG-embedded sensor with higher sensitivity, a resolution of 0.03 pm, and a sampling rate of 5000 Hz.
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