[發明專利]一種組合式可變靈敏度的多維FBG加速度傳感器

有效

• 申請號: 202011202395.5
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112379127B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 王寧;夏彬蕓;趙坤;丁克勤;趙娜
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01P15/18
• 分類號: G01P15/18;G01P15/093;G01H9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍

本發明公開了一種組合式可變靈敏度的多維FBG加速度傳感器，包括三個軸向互相垂直設置的傳感單元，三個傳感單元相互獨立互不干擾。質量塊與滑桿間隙配合且質量塊可在滑桿上進行短行程滑動，通過改變滑桿與質量塊接觸面的表面粗糙度可改變傳感單元阻尼。各傳感單元中單獨布置一根光纖光柵，光纖光柵固定在兩個支撐塊之間。可實現多維加速度傳感檢測，通過改變滑桿與質量塊接觸面的表面粗糙度來調整不同方向上的靈敏度。傳感檢測性能良好，精確度較高，體積較小，方便接入傳感網絡，對于大功率電站風機的實時振動監測與故障診斷具有實際應用意義。

技術領域

本發明涉及一種組合式可變靈敏度的多維FBG加速度傳感器，屬于特種裝備實時振動監測與故障診斷的光纖傳感技術領域。

背景技術

大功率風機是火電廠中消耗廠用電比重很大的動力類設備，如鍋爐送風機、引風機、一次風機、排粉風機等各類風機設備。由于環境保護要求的不斷提高，增加了各種除塵、脫硫、脫硝等系統，使得鍋爐排煙系統的引風機和脫硫增壓風機的功率不斷增大，這使得電站鍋爐的各類風機設備經常處于快速變負荷運行狀態，增加了設備發生事故的可能性，給風機設備的安全性帶來隱患。國內外火電廠經常有大功率電站風機發生嚴重故障的報道，風機的非計劃停機也往往會造成很大的經濟損失。因此，需要對大功率風機的機械狀態進行實時準確監測。

目前，大容量火電機組的各類風機上都安裝有振動測試，將信號接入監控信息系統，對風機在運行過程中的軸承振動狀態進行在線監測，實施振動超標報警。但是接入監控信息系統的風機振動數據都是經過平均處理的振動有效值數據，振動監測仍停留在DCS觀測振動趨勢數據的技術狀態，不包含瞬時振動信息，不能用于深入的故障分析與診斷，不具備實時在線診斷風機設備故障的功能。

發明內容

針對背景技術中上述存在的風機振動測試問題，本發明提供一種組合式可變靈敏度的多維FBG加速度傳感器，能夠克服風機振動測試存在的精確度較差、體積較大等缺陷與問題，實現多維的實時、高精度以及靈敏度可調性檢測，可應用于大功率風機機械振動狀態的準確檢測，保障大型風機的安全穩定運行。同時，還可以根據不同方向上的實際檢測需求進行靈敏度可調性檢測。

為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是：

一種組合式可變靈敏度的多維FBG加速度傳感器（7），其特征在于包括置于中空結構的空間內中的三個傳感單元：x向傳感單元（4）、y向傳感單元（5）與z向傳感單元（6）；三個傳感單元在中空結構的空間內兩兩相互軸向垂直，且沿中空結構的空間內豎直方向依次間隔排列布置，相互獨立互不干擾。

上述技術方案中，x向傳感單元（4）與y向傳感單元（5）在水平面上相互垂直且在豎直平面上相互平行設置；y向傳感單元（5）與z向傳感單元（6）在水平面上平行且在豎直平面上相互垂直設置。

上述技術方案中，三個傳感單元均包括滑桿、質量塊、支撐塊、懸臂梁的連桿結構；每個傳感單元內設有一個懸臂梁，懸臂梁的一端與傳感器殼體固定連接，另一端與質量塊固定連接；質量塊與滑桿間隙配合且質量塊可在滑桿上進行短行程滑動，通過改變滑桿與質量塊接觸面的表面粗糙度能夠改變傳感單元阻尼。

上述技術方案中，傳感器殼體（2）與頂部的傳感器上蓋（1）、底部的傳感傳感器底座（3）相連接形成中空結構的空間。

上述技術方案中，各向的傳感單元均包括一個質量塊、光纖光柵、光纖、懸臂梁、滑桿和兩個支撐塊；滑桿上設置所述質量塊，且滑桿兩端與傳感器殼體（2）兩個側面上的出纖孔固定連接，懸臂梁與滑桿垂直設置，且懸臂梁的一端與傳感器殼體（2）固定連接，另一端與質量塊固定連接，兩個支撐塊設置在懸臂梁上且位于懸臂梁兩端之間，且該向支撐塊的伸出位置與滑桿的布置方向互相平行；與懸臂梁平行地設置該向的光纖，在光纖上設置光纖光柵。

上述技術方案中，每個傳感單元中單獨布置一根光纖光柵。

上述技術方案中，光纖光柵位于兩個支撐塊之間。