基于高速旋转机械检测光纤信号非接触传输装置的研制.pdf

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1、基于高速旋转机械检测光纤信号非接触传输装置的研制术口袁磊武汉理工大学机电工程学院武汉430070摘要：研制了一种高速旋转机械检测光纤信号非接触传输装置。并通过实验验证了光纤信号的非接触传输可靠胜。解决了旋转机械中光纤信号在动静平台传输问题，该装置具有抗干扰能力强操作方便，具有很好的经济性。关键词：光纤光栅旋转机械非接触中图分类号：TH744文献标识码：A文章编号：1000—4998(2011)05—0068—03近年来，随着光纤光栅传感技术在大型机械装备作的特点，有望解决在不影响旋转机械工作、高转速环上的使用，由于旋转运动引起信号

2、无法用导线传输．给境下，对旋转机械的测试信号进行非接触传输问题。旋转机械的检测带来困难。如何将光纤信号从旋转部1装置的设计分引出的问题l1]，利用光信号传输的特点，林东平、刘德明等人从理论上分析了光在光纤准直器中的传播特光纤准直器能提供高质量的整形光束，光斑直径性。贾大功等人研究了旋转连接器对于大型的旋转大、距离远(可达10m)，价格适中经济性强，可用于光机械的在线监测及故障诊断。但针对高速旋转机械的纤到空间(一个准直器)及光纤到光纤(两个准直器)的光光信号引出的研究还比较不深入．在高转速的情况下传输。该准直器的透镜采用自聚焦透镜

3、，其折射率以中存在信号引出困难，影响了光纤光栅传感技术在复杂心轴呈圆柱对称分布，且为径向坐标r的函数，由于这的旋转机械装备的应用。种折射率分布．光线在其中传播时其轨迹呈正弦曲线本文提出采用透镜折射来传输光信号，实现光纤状，光线会周期性的在对称轴处聚焦。因此称为自聚焦光栅传感中信号的非接触传输。研制的可传输光信号透镜。自聚焦透镜是四分之一截距的梯度折射率光纤，非接触装置，综合了光纤传感器抗电磁干扰、便于远距主要用于聚光和成像。根据自聚焦透镜的传光原理，对离遥测的优势，同时考虑了旋转机械所具有高转速工于1／4节距的自聚焦透镜，当汇聚光

4、从自聚焦透镜一端面输入时。经过自聚焦透镜后会转变成平行光线(如武汉理工大学自主创新研究基金资助项目(编号：2010ZYJD0101收稿日期：2010年11月图1所示)模板，可以在工件安装和加工后的拆卸时，避免与钻模3的分度锥孔中，反转手柄2，螺套15通过序号16的板发生干涉。刀具的导引装置由以下零件组成：序号7开口螺母使转盘3锁紧在夹具体上。钻孔后，正转手柄为快换钻套，其作用是在工件加工完11孑L后，可快2将转盘松开。同时螺套15上的端面凸轮通过序号l4速更换钻套加工l7的沉孑L；序号6为钻模板，可以的销将对定销l2拔出．从而释放

5、转盘3的圆周自由绕序号5的销轴旋转，以方便工件装拆；序号4为限位度，然后可以进行分度，直至对定销l2重新插入第二的柱销。对序号6的钻模板的位置进行准确的定位．其个锥孑L，锁紧后便可进行第二个孑L的加工。上有压紧螺栓可以对钻模板进行固定。2结论由于钻削加工8一西l1孑L及相应沉孔17不能在工件的一次定位中完成。属于多工位加工工件．为此设在使用特点上，采用了铰链式钻模板，可以方便地计了T件的快速更换工位装置。在转盘3的圆周上有对工件进行装拆：利用锥面对定销对工件的多工位实8个径向均布的分度锥孔．该锥孑L与转盘3上安装削现准确而快速的工

6、位调整．并利用端面凸轮机构和弹边销10的安装孑L有准确的位置关系．以保证加工的簧作用实现对工件分度对定销的拔和插。该钻床专用8一l1与前面工序加工的孔有正确的位置关系。序号夹具的设计整体结构紧凑．使用方便可靠．制造成本较12为对定销．其前端锥面与序号3的锥孔配合，限制低，在解决多工位圆锥面上钻孔的专用钻削夹具的设了转盘3的圆周自由度，由于序号3与工件固连在一计上具有较好的借鉴价值。起，进而限制了T件的圆周自由度。钻孔前，对定销12在弹簧力(由序号l3的弹簧提供)的作用下插入转盘f编辑小前)2011／5机械制造49卷第561期自聚焦

7、透镜是渐变折射率透镜，它的折射率服从目前最好的光纤滑环转速由于机械特性限制在平方率分布规律Es]。2000r／min以内，更无法满足当前的旋转机械高速n2(r)=no2(1--4r2)(1)(2000r／min以上)工作条件下的使用要求。式中：凡。为轴线折射率；r为离轴的距离；A为自聚焦透因而建立基于波分复用建立光纤光栅的传感网镜的聚焦常数。络，更加突显了光纤光栅传感的“一线多点，动态多场”自聚焦透镜用于准直系统，具有减少准直透镜与的检测特点．研究了多参数分布式动态传感网络模型。光纤之间的耦合损耗，增大耦合距离等一系列优点[63。

8、为完成光纤信号的传输，类似于计算机网络的多层体衡量一个光器件性能优劣的准则是信号的耦合效系结构，设计了基于光纤光栅的旋转机械传感系统框率，也就是耦合过程中输出功率与输入功率的比值，光图．如图3所示。的损耗或衰减量是输出光功率尸n与输入光功率的2-2