煤炭作为我国工业生产的主要能源,其产量是衡量一个国家经济的重要指标。胶带输送机是煤炭生产过程中的主要运输设备,具有运量大、连续运输性能好的优点。对于长距离输送的胶带运输机,及时发现和准确定位故障发生点可以减少因机器故障而停止工作的时间,从而有效提高运输效率。传统的故障保护器采用的是开关接点输出,不具有位置识别能力。分布式光纤振动传感器利用光纤作为传感和传输介质,能对光纤沿线进行实时的远程监测。此外,光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、质量轻、体积小等优点,能够在煤矿井下的恶劣环境中工作。论文以重庆煤科院的实际运煤系统为研究对象,根据生产现场的具体情况与系统的功能需求,将φ-OTDR系统用于胶带输送机托辊的健康监测与报警,并实现了在一分钟之内对故障进行报警并精确定位,报警准确率达99%。本文的主要研究内容包括以下几个方面:①从瑞利散射的理论出发,着重描述了φ-OTDR系统的结构和基本原理,文中建立了两个形象的物理模型来阐述φ-OTDR的物理机制,并对其空间分辨率、动态范围、频率响应等主要性能指标做了讨论。②搭建了基于φ-OTDR的分布式光纤振动传感系统,并论证了其用于胶带运输轮健康监测的可行性。系统中光纤光子实验室自行设计制作的窄线宽激光器的线宽为500Hz,输出功率约为7mw,性能优良。另外自行搭建了含有三个WDM结构的EDFA进行光放大。为了将传感光纤安全稳固地缠绕在运输轮的托辊上,设计并加工出铝合金材料的螺旋形圆盘结构粘在托辊轴芯上。③基于Lab VIEW软件进行数据采集和处理,并在其中调用Matlab软件编写的小波分解程序进行降噪,提取出输送机的振动幅值信息。实验中成功地将好轮和坏轮区分开,并使用Lab VIEW设计了生动形象的报警界面,能在一分钟以内检测到坏轮并进行报警。该系统故障报警准确率达99%。文中对产生误报率的原因进行了分析。本系统解决了传统方法不能及时报警和定位的不足,节约了煤矿井下的人力和物力,极大地提高了煤矿的生产效率与安全可靠性,有望投入实际生产应用。