[實用新型]一種齒輪振型檢測系統

有效

• 申請號: 201922139270.1
• 申請日: 2019-12-03
• 公開（公告）號: CN211317502U
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 杜勤;魏鵬;祁金秋;王森;李克雷;溫志強;李寧;宋靜;井雅軍;閆曉紅;馬增敏;劉志虹;苗冬生;劉亞莉;孫明力;邢小淳
• 申請（專利權）人: 北京北方車輛集團有限公司;北京北方信恒計量檢測技術有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01B11/16
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 祁恒

本實用新型提出一種基于光纖光柵應變檢測的齒輪振型檢測系統，該檢測系統包括ASE寬帶光源、光纖環行器、光纖光柵應變傳感器、光電探測單元和電處理單元。本實用新型利用光纖光柵應變傳感器測得齒輪盤工作狀態下表面應變變化，將應變變化轉化為光纖光柵中心波長變化，然后將光信號通過光電轉化和信號處理實現應變信號的檢測。本實用新型主要用于齒輪盤的振型檢測，具有靈敏度高，響應速度快，響應頻帶寬，傳輸距離遠，抗電磁干擾能力強，測量精度高，硬件成本低廉、運算速度快等優點，可以有效、精確地測出齒輪盤的模態振型。

技術領域

本實用新型屬于光纖光柵檢測技術領域，具體涉及一種基于光纖光柵應變檢測的齒輪振型檢測系統。

背景技術

光纖光柵傳感器作為一種特殊的光纖傳感器，不僅擁有普通光纖傳感器的優點還具備很多其他特性。它是一種波長調制型傳感器，通過檢測光的中心波長的變化值來獲取被測量的物理信息。所以既不需要擔心光纖彎折損耗對于光強的影響，也不會影響到光路的靈活搭接。和傳統的電類傳感器相比較，光纖光柵傳感器化學性能好，耐腐蝕，抗電磁干擾。因此，光纖光柵傳感技術在橋梁道路結構健康監測、生物醫學、航空航天器、船舶、武器以及地質災害預測等領域得到了廣泛的應用。

目前，齒輪振型檢測技術主要以壓電陶瓷加速度傳感器或者聲壓傳感器為主。雖然壓電陶瓷加速度傳感器具有較高的靈敏度和精度，但是不抗電磁干擾。并且壓電陶瓷加速度傳感器本身及其傳輸線對于較輕的齒輪盤來說附加質量過大，對齒輪盤本身的固有頻率及其重根模態的振型都有著較大的影響，而聲壓傳感器雖然抗電磁干擾，而且由于其是非接觸測量，所以不會對齒輪盤產生附加質量的影響，但是聲壓傳感器對于環境噪聲的要求較為嚴格，所以常在實驗室條件下進行實驗模態分析，而在工業現場較為復雜的工作環境下，目前尚未能進行運行模態分析。而光纖抗強電磁干擾、質量輕、體積小、耐腐蝕、損耗低等優點，則使它能在惡劣環境下正常工作

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型提出一種基于光纖光柵應變檢測的齒輪振型檢測系統，以解決如何準確檢測齒輪振型的技術問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型提出一種基于光纖光柵應變檢測的齒輪振型檢測系統，該檢測系統包括ASE寬帶光源、光纖環行器、光纖光柵應變傳感器、光電探測單元和電處理單元；其中，

ASE寬帶光源與光纖環行器的A端相連，光纖環行器的B端與光纖光柵應變傳感器相連；光纖環行器的C端與光電探測單相連元，光電探測單元與電處理單元相連，電處理單元與上位機相連；

光電探測單元包括準直透鏡、色散單元、聚光透鏡和探測單元；電處理單元包括控制電路、DSP電路和存儲器；其中，

ASE寬帶光源發出的光由光纖環行器的A端輸入，然后從光纖環行器的B端進入到光纖光柵應變傳感器，從光纖光柵應變傳感器反射回來的光再從光纖環行器的B端輸入；從光纖環行器的C端輸出的光經準直透鏡準直并照射在色散單元上，多波長的光產生衍射色散，不同波長的光被色散單元分開并形成衍射帶，衍射帶最后通過聚光透鏡聚焦照射在探測單元的不同位置上，不同波長的光信號被探測單元探測并被轉換成電信號，包含光譜信息的電信號隨后經由控制電路被傳輸到DSP電路進行處理并存儲至存儲器；由上位機讀取存儲器中的數據。

進一步地，色散單元采用全息體相位光柵。

進一步地，探測單元采用銦砷化鎵探測陣列。

進一步地，ASE寬帶光源的帶寬為1525-1565m，輸出光功率為0-10mw，光譜平坦度≤1.5dB。

進一步地，光纖環行器的波長范圍為1525-1610nm，接頭為FC/APC。

(三)有益效果