一种基于光纤光栅的非接触式转速测量方法.pdfVIP

学兔兔 第5期 (总第168期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．5 2011年10月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MATION 0ct． 文章编号：1672—6413(2011)10-0117—03 一 种基于光纤光栅的非接触式转速测量方法 陈 琳，谭跃刚，魏 莉 (武汉理工大学机电工程学院，湖北 武汉 430070) 摘要：提出了一种基于光纤光栅的非接触式转速测量方法。将永磁体与磁性材料之间距离一磁力的关系应用 于转速传感中从而实现了非接触式转速测量，使用光纤光栅作为传感器件克服了电子类和光学类转速传感器 抗电磁干扰能力差、对测量环境要求高的缺点。实验证明该方法是可行的。 关键词：光纤光栅；非接触式；转速传感 中图分类号：TP212．4 4 文献标识码：A 0 引言 2 测量原理 转速是旋转机械的重要状态参数，在大型旋转机 由于轴套的外周并不是绝对正圆，因此转轴转动 械的工况监测中，转轴转速的测量是一项重要监测内 时轴套外周线与永磁体端面的距离d会随时间t的改 容，转速信号的获取与传递方式也是重要研究课题。 变呈现周期性的变化，该距离信号d(t)的频率就是此 已有的转速传感方式主要有传统光学式、光电式 J、 时转轴的转速。而距离信号d(t)难以测量，故通过一 磁电式等 j。传统光学式传感结构复杂，对环境要 系列转换，最终将其变为能实时解调的波长信号A(t) 求高，无法在有灰尘、油污的设备中使用。光电式和 表达出来。 磁电式传感方式由于受到电传导的束缚，抗电磁干扰 能力差，不易实现远距离数据传输和远程控制，在易 黏剂 燃易爆等危险环境下不宜使用。 轴 光纤光栅作为新兴的传感元件其本身又有数据传 输的功能，具有波长解调、无源无电、抗电磁干扰能 力强、耐油污、耐腐蚀、能远距离传输数据等特 1一永磁体；2一软铁槽；3一隔磁钢；4一膜片；5一光纤光栅 点 J，因此以光纤光栅为主要传感元件的传感方式 图1 非接触式转速测量装置内部结构示意图 摆脱了电的束缚，克服了其他传感方式的不足。 1 传感装置 图1为非接触式转速测量装置的内部结构示意 图 J。装置主要由永磁体、软铁槽、隔磁钢、膜片 和光纤光栅组成。装置中永磁体嵌在软铁槽中，软铁 槽底部与隔磁钢一端焊接成一体，隔磁钢另一端刻有 螺纹，膜片中心有通孔，隔磁钢与膜片中心用螺母固 定，膜片外周固定在装置外壳上，光纤光栅一端用胶 图2 传感装置的安装实物图 黏剂固定在隔磁钢的尾部，另一端固定在装置外壳 信号传递过程如下：首先，永磁体端面与轴套外 上，并将信号引出。 周线的距离d(t)决定二者之间吸引力F( )的大小， 测量时，在转轴轴端安装一个铁磁轴套，将传感 F(t)通过软铁和隔磁钢作用在膜片上，由于膜片外周 装置固定在底座上，调节安装位置使得永磁体端面与 固定在装置外壳上，装置外壳在实验台底座上固定不 轴套处于较近距离并与转轴轴心线平行。图2为传感