光纤束传感器测量轴系扭转振动的研究.pdf

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1、10传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第1期光纤束传感器测量轴系扭转振动的研究孔祥洪，段发阶，李孟麟，欧阳涛(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室。天津300072)摘要：介绍了一种运用光纤束传感器结合双条纹编码盘、测量轴系扭振的系统。论述了该测量系统的实现原理、系统构成、采样时间对扭振测量精度的影响，以及系统误差。将该系统在某型号航空设备上进行模拟实验，验证了该测量系统具备高精度、安装方便、抗干扰能力强等优点，对于回转机械的扭振检测和故障诊断具有很好的实用价值。关键词：激光；光纤束传

2、感器；扭振；角速度中图分类号：TN247文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)01-0010-03Researchontorsional-axialvibrationmeasurementusingfiber-opticbundlesensorKONGXiang—hong，DUANFa-jie，LIMeng—lin，OUYANGTao(StateKeyLaborataryofPrecisionMeasuringTechnology&Instruments，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract

3、：Atorsional—axialvibrationmeasurementsystemusingthecombinationoffiber—opticbundlesensorandencodingdiskisintorduced．Theprinciple，systemstructure，theimpactsofsamplingtimeonmeasurementprecision，aswellassystematice~orsarediscussed．Thesystemwasinstalledontherealaviationequipmentforsimulat

4、ion．Theresultsprovethesystemhasadvantageofhighprecision，easytoinstallandstrongabilityofanti-interference．Thesystemhaspracticalvalueonthedetectionoftorsionalvibrationandfaultdiagnosisonrotatingmachinery．Keywords：laser；fiber—opticbundlesensor；torsionalvibration；angularvelocity0引言个标记点。假

5、设其中相邻两点为a和b，两点对应的轴角在机械传动过程中总会存在非对称负载等不平衡因素为0当轴系旋转时，计数器对频率为-厂的高速时钟脉冲的影响，致使传动轴系在回转过中存在着不同程度的扭进行计数。通过传感器感应轴上的标记点，在标记点掠过转振动。过于强烈的扭转振动容易在轴系产生疲劳积累，传感器测头时刻锁存计数器数值。当a，b点掠过传感器测导致轴系断裂。在船舶主轴、内燃机曲轴、发电机转子以及头时，会得到相应的计数值Ⅳ。和。计算轴系在a，b两燃气涡轮转子等回转轴系中，扭振的研究和检测具有重大点掠过传感器测头时刻平均角速度0。6·的意义。．⋯OJab‘目前通过轴系旋转角速度

6、测量扭振的方法主要有激光其中为用作计时的高速时钟脉冲频率。若轴系的多普勒法和基于高速时钟计数定时原理的编码盘测速平均转速为，则采样时间法J。其中，编码盘测速法可以使用磁电、电容、光电等不Oab／oJ．(2)同的传感器实现。本文介绍一种使用Y型反射式光纤束如果采样时间足够小，即口足够小，则求得的平均角传感器实现的编码盘测速法。利用光纤传感器抗干扰能力速度∞。可以近似认为是轴系在该两标记点掠过传感器的强、精度高、响应频带宽等优点，结合条纹编码盘，能够灵活中间时刻的瞬时角速度。应用于各种旋转轴系的扭振测量。显然，平均角速度只能作为瞬时速度的近似，通过测量1测量原理平均

7、角速度来评定轴系的扭振必然会存在一定程度上的误本文设汁的扭振测量系统是通过在轴系表面附上若干蒡收稿日期：2010-04—14第1期孔祥洪，等：光纤束传感器测量轴系扭转振动的研究假设旋转轴系存在一频率为_厂，振幅为A的扭振角速度合，直接输出为数字脉冲信号。可以实现nW级的弱光检信号测，系统带宽可达70MHz以上，能够满足20US定时精度的∞=Acos(2~fi)．(3)需求。假设轴系上的标记点呈等角度分布，标记点之间的角光电处理模块输出的数字脉冲信号的上升沿将被用作度间隔为0。系统的采样时间为锁存计数器的计数值。通过PCI采集卡，被锁存的数据将10被传送至计算机储

8、存，最后运用计算机完成数