[發明專利]基于PSD激光三角法的提升機主軸振動檢測方法

有效

• 申請號: 201410130423.5
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103913217A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 喬鐵柱;魏福鵬;靳寶全;王峰;王躍龍;景毅
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

技術領域

本發明設計一種提升機主軸振動檢測方法，具體是一種基于PSD激光三角法的提升機主軸振動檢測方法。?

背景技術

礦用提升機在礦山生產中承擔著運送人員、物資的任務，其性能的好壞直接影響生產和工作人員的生命安全。而機械設備的故障70%以上都可以由振動表現出來，因此對提升機的主軸振動狀況進行監測是很有必要的。目前針對常用的測振技術主要有電測法，光學干涉測振技術，時間計數測振技術，多普勒測振技術等。而以上方法在測量精度，測量速度，測量條件或設備復雜程度等方面不能滿足對礦用提升機主軸振動檢測的要求。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：如何對提升機主軸在水平方向和垂直方向的振動位移進行實時準確的監測。?

本發明所采用的技術方案是：基于PSD激光三角法的提升機主軸振動檢測方法，在該提升機主軸的橫截面平面內，以該主軸為中心點對稱安裝兩個激光位移傳感器，該提升機主軸在水平方向的位移為?，該提升機主軸在垂直方向的位移為，，，其中為第一激光位移傳感器的測量的該提升機主軸的位移值，為第二激光位移傳感器的測量的該提升機主軸的位移值，為該提升機主軸所述橫截面平面內該提升機主軸截面圓的半徑，為減去所述橫截面平面內該提升機主軸截面到兩個激光傳感器構成的直線的最遠距離。?

作為一種優選方式：第二激光位移傳感器和第一激光位移傳感器相同，都包括激光器、準直透鏡、接收透鏡、濾光片、光敏元件，由激光器發出激光，經準直透鏡后，激光照射在該提升機主軸表面上，再由接收透鏡接收主軸表面的漫反射激光，通過濾光片后匯焦到光敏元件上。?

本發明的有益效果是：本發明利用激光三角法和PSD相結合而設計的單一測振傳感器，再由兩個單一的測振傳感器組合成礦用提升機主軸振動檢測智能傳感器系統，可以更快更精確的測量礦井提升機主軸的水平振動和垂直振動。?

附圖說明

圖1是本發明的示意圖；?

圖2?是本發明激光三角法光路系統；

其中，1、第一傳感器，2、第二傳感器，3、提升機主軸振動前位置，4、提升機主軸水平振動應在的位置，5、提升機主軸同時水平和垂直振動后所在位置，6、激光器，7、準直透鏡，8、接收透鏡，9、濾光片，10、光敏元件，11、參考面，12實際面。

具體實施方式

本發明是一種礦用提升機主軸振動檢測方法，利用激光的單色性好，方向性好，亮度高的特點，提出了具有對礦井提升機主軸振動檢測功能的智能型傳感器的設計方案，該傳感器通過激光三角法和位敏探測器PSD相結合，對礦井提升機主軸在水平方向和垂直方向的振動位移進行實時準確的監測。?

如圖1和圖2所示，單一傳感器（第一傳感器或者第二傳感器）光路系統由激光器，準直透鏡，接收透鏡，濾光片，PSD位敏傳感器（光敏元件），信號處理電路組成（信號處理電路是接在PSD上的，最后輸出的是電壓，光點在PSD上移動的距離不同，信號處理電路輸出的電壓就會不同，反過來，根據信號處理電路輸出的電壓大小，就可以得到光點在PSD上移動的距離，知道了光點在PSD上移動的距離，就可以根據激光三角法知道主軸位移。在光學系統中，由激光器發出激光，經準直透鏡后，激光照射在提升機主軸表面上，再由接收透鏡接收主軸表面的漫反射激光，經濾光片聚光在PSD上。?

信號處理電路依據PSD位置公式進行設計，且PSD兩極輸出的光電流僅在幾百nA左右，經過信號處理電路，可將光電流轉換成幾百mV的電壓。并且信號處理電路的輸出與PSD的光點位移近似呈線性關系，因此由信號處理電路可得光點在PSD上的移動距離，從而得到提升機主軸的振動位移。?

單一的測振傳感器適合單方向的且表面為平面的振動測量，對于提升機主軸，在水平振動的同時，也會在垂直方向以及軸向發生偏移。由于提升機主軸在測量處的表面是圓柱面，當對提升機主軸水平方向振動進行測量時，其軸向方向偏移不會影響測量結果，而其垂直方向的偏移會使測量結果產生誤差，并且誤差不能忽略，為了在測水平方向的振動時消除誤差，同時利用誤差得到垂直方向的振動，需要在主軸兩側同一水平方向上安裝兩個相同的測振傳感器，且兩個測振傳感器連線與提升機主軸垂直。?

提升機主軸水平振動位移確定?

（1）PSD位置確定

??????本發明采用一維PSD，其位置公式為

???????????????????????????公式1

上式中，為入射光點相對與PSD中心線的偏移量，為PSD光敏面的長度，為PSD兩個輸出電極的光電流。