[發(fā)明專利]基于光纖光柵的內(nèi)燃機(jī)主軸承內(nèi)表面應(yīng)力和溫度監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310263852.5
• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN103411550A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙秀栩;黃安健;胡志祥;胡喆旻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16;G01K11/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

1.基于光纖光柵的內(nèi)燃機(jī)主軸承內(nèi)表面應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：

1)在待測(cè)主軸承內(nèi)表面設(shè)置光纖光柵應(yīng)變傳感器和用于溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵溫度傳感器，獲得待測(cè)主軸承工作過程中內(nèi)表面的應(yīng)變變化：

光纖光柵應(yīng)變傳感器的中心波長(zhǎng)變化是由溫度與應(yīng)變共同產(chǎn)生的，可由下式表示：

Δλ_B1＝α_εε+α_T1ΔT?????????????????(1)，

式中：Δλ_B1為光纖光柵應(yīng)變傳感器中心波長(zhǎng)變化；ΔT為軸承溫度變化；ε為應(yīng)變變化；α_ε為光纖光柵應(yīng)變傳感器的應(yīng)變靈敏度系數(shù)；α_T1為光纖光柵應(yīng)變傳感器的溫度靈敏度系數(shù)；

光纖光柵溫度傳感器的中心波長(zhǎng)變化由下式表示：

Δλ_B2＝α_T2ΔT?????????????????????(2)，

式中：Δλ_B2為光纖光柵溫度傳感器中心波長(zhǎng)變化；ΔT為軸承溫度變化；α_T2為光纖光柵溫度傳感器的溫度靈敏度系數(shù)；

令Ψ＝α_T1/α_T2，可得光纖光柵應(yīng)變傳感器的應(yīng)變變化：

ε＝(Δλ_B1-ΨΔλ_B2)/α_ε??????????????????(3)，

通過在軸承的各方向設(shè)置光纖光柵應(yīng)變傳感器，即可獲得軸承在此方向上的應(yīng)變變化；

2)在內(nèi)燃機(jī)廢棄機(jī)油管內(nèi)設(shè)置機(jī)油溫度傳感器，獲得機(jī)油溫度數(shù)據(jù)：

機(jī)油溫度傳感器為光纖光柵溫度傳感器，它在溫度變化作用下的波長(zhǎng)變化Δλ_B數(shù)學(xué)表達(dá)式：

Δλ_B＝α_TΔT??????????????????(4)，

式中：Δλ_B為機(jī)油溫度傳感器中心波長(zhǎng)變化；ΔT為內(nèi)燃機(jī)工作過程中機(jī)油的溫度變化；α_T為油管溫度傳感器的溫度靈敏度系數(shù)；

利用光纖光柵解調(diào)儀獲取機(jī)油溫度傳感器中心波長(zhǎng)變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，即可計(jì)算得到內(nèi)燃機(jī)工作過程中機(jī)油的溫度變化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的內(nèi)燃機(jī)主軸承內(nèi)表面應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：在待測(cè)主軸承內(nèi)表面設(shè)置光纖光柵應(yīng)變傳感器和光纖光柵溫度傳感器，具體方法為：

待測(cè)主軸承內(nèi)表面設(shè)有軸向槽和周向槽，其中軸向槽的一端連有斜向槽，斜向槽通過一段弧形槽與周向槽光滑連接，軸向槽內(nèi)固定有1個(gè)光纖光柵溫度傳感器，周向槽內(nèi)等距固定有2-4個(gè)光纖光柵應(yīng)變傳感器；光纖光柵溫度傳感器與光纖光柵應(yīng)變傳感器通過光纖連接，光纖在斜向槽與軸向槽的交匯處引出與光纖光柵解調(diào)儀連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖光柵的內(nèi)燃機(jī)主軸承內(nèi)表面應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述的斜向槽與軸向槽之間的夾角為45度。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于光纖光柵的內(nèi)燃機(jī)主軸承內(nèi)表面應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：所述的軸向槽、周向槽、弧形槽和斜向槽截面均為V字形，槽寬均為1mm，槽深均為0.5mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光纖光柵的內(nèi)燃機(jī)主軸承內(nèi)表面應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：內(nèi)燃機(jī)主軸承內(nèi)表面用于溫度補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵溫度傳感器和光纖光柵應(yīng)變傳感器分別通過膠水粘接固定，然后采用耐高溫脂類材料將軸向槽、周向槽、弧形槽和斜向槽填平。