[發明專利]激光頻閃測速儀

有效

• 申請號: 201810119117.X
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108414784B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: S·V·鮑爾斯三世;J·C·鮑爾溫;T·E·內爾松
• 申請（專利權）人: 計算系統有限公司
• 主分類號: G01P3/40
• 分類號: G01P3/40
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭勇

將閃光燈與激光速度傳感器相結合的激光頻閃測速儀。激光傳感器精確確定機器速度的能力使得無需用戶干預即可確定同步頻閃率。鎖定到轉動速度之后，頻閃觀測儀可以“凍結”軸的運動，從而允許操作人員觀測最佳放置激光點的位置(如在鍵槽、平臺或螺絲頭上)以產生每旋轉一次的測速脈沖。

技術領域

本發明涉及機器健康狀況測量領域。更具體地說，本發明涉及一種為更準確地測量機器旋轉速度的提供頻閃功能的激光測速儀。

背景技術

準確檢測旋轉設備的轉速是測量振動的關鍵。精確的速度測量需要區分與機器同步運行速度有關的故障(fault)，例如，次同步頻率(如皮帶頻率)與非同步頻率(如軸承故障和電氣頻率)的不平衡或不重疊。需要精確的相位基準來執行同步分析并測量相對的相位。雖然有些機器配備了永久安裝的傳感器，可以產生測速脈沖，但其他機器必須由操作人員在現場進行測量。為了獲得準確的相位基準，兩種方法都需要精確檢測每旋轉一次所顯露出來的旋轉軸上的特征。現場測量速度可以使用接觸式測速儀、頻閃儀、光電測速儀或其他工具(例如CSI430型號速度傳感器)來執行。所有這些現場測量設備都有其缺點。所有這些現場測量設備都有其缺點。

接觸式測速儀執行直接測量，涉及與旋轉軸的表面或端部的物理接觸。這要求操作人員靠近機器。

頻閃觀測儀以不同的速率發出高強度光線，操作人員調節閃光率以“凍結”軸的運動，以確定操作速度。某些操作員技能水平對于正確理解發光場景是必要的。

光電測速儀使用連接到軸上的特殊反光帶反射的光線來生成每旋轉一次(once-per-revolution)的脈沖。這就要求機器停下來涂抹或清潔反光帶。

CSI 430型號速度傳感器使用反射的激光來檢測旋轉部件的表面不規則性。速度信息通過自相關從反射信號中自動提取。這種方法不需要特殊的膠帶或軸作準備，可以在相當一段距離外進行測量。然而，為了產生用于相位基準的精確的每旋轉一次(1x)的測速脈沖，激光束必須精確地瞄準每旋轉一次的獨特特征，諸如鍵槽、反光帶、平臺或固定螺絲。

通常在工業環境中，要獲得精確的旋轉速度測量，并且特別是獲取準確的相位測量，需要測速儀和頻閃燈兩者。當存在諸如鍵槽、反光帶或軸內凹痕等物體時，將產生測速脈沖(例如由激光測速儀產生的)。然而，即使在明亮的燈光下，當機器運行時，在光滑的軸上的這種突起也不可能用肉眼看到。通常，在旋轉軸上找到標記的唯一方法就是使用頻閃燈。雖然沒有產生脈沖用于確定相位關系，但通過手動調整頻閃速率，可以確定速度。然而，通過使用頻閃燈來發現不同的軸擾動，可以使用激光來精確地確定相位關系。

因此，所需要的是將頻閃燈的功能與激光測速的功能相結合的旋轉速度檢測裝置。

發明內容

激光頻閃測速儀的各種實施例滿足了上述和其他需求，其結合了頻閃燈和激光速度傳感器的優點。激光傳感器精確確定機器速度的能力使得無需用戶干預即可確定同步頻閃率。鎖定到轉動速度之后，頻閃觀測儀可以“凍結”軸的運動，從而允許用戶觀測最佳放置激光點的位置(如在鍵槽、平臺或螺絲頭上)以產生每旋轉一次的測速脈沖。

圖2示出了在反射信號感測各種軸特征但不能感測可觸發的1X特征的情況下由激光速度傳感檢測器輸出的信號。圖3示出了從反射物體產生清晰的1X信號的情況。在這種情況下，2V的觸發閾值電壓將產生非常好的1X相位基準脈沖。通常導致圖2信號與圖3信號差異的激光束位置的差異僅在于零點幾英寸(a fraction of an inch)。因此，觀測1X特征的精確位置是至關重要的。