一种防爆电机转子应力测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种防爆电机转子应力测量装置及测量方法，包括若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器、设置在防爆电机转子轴内的光纤通道、光纤旋转连接器和光纤光栅应力测量系统，若干组光纤光栅应力传感器的输出端连接防爆电机内部传输光纤的输入端，防爆电机内部传输光纤的输出端经过电机转子轴内的光纤通道连接光纤旋转连接器的转子端，光纤旋转连接器的定子端通过防爆电机外部传输光纤与基于波分复用原理的光纤光栅应力测量系统连接。本发明专利技术能够克服防爆电机转子应力测试难题，准确高效地实现防爆电机转子应力测量。

【技术实现步骤摘要】
一种防爆电机转子应力测量装置及测量方法
本专利技术涉及防爆电机测试
，尤其涉及一种防爆电机转子应力测量装置及测量方法。
技术介绍
防爆电机转子应力测试，对于优化设计、提高防爆电机可靠性具有十分重要的意义。由于防爆电机具有强电磁干扰、气隙小、空间狭小、转子转动等多种特性，并且需要内外电信号隔离，防爆电机转子应力测量一直是防爆电机研究领域的难题。目前，直接测量转子的应力存在很大的困难，对电机转子应力的主要采用间接测量的方法。首先测量转子温度，然后通过建立热力学模型，分析计算转子的应力。目前，国内研究机构、学者对防爆电机转子应力测试提出了一些方法，如2010年海军工程大学的王艳武等人采用有限元的方法建立了Y100L-2型电机转子的模型，进而对电机转子的温度场和应力场分布进行了分析研究。但此方法存在适用性差、测量精度低的缺点。再如2013年上海交通大学的谭鹏程等人对电机转轴的表面残余应力的切环法和环芯法等两种测试方法进行了对比分析。但是，其方法仅适合对转轴的残余应力进行测量，无法实现对电机转子的热应力进行测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于波分复用原理的光纤光栅防爆电机转子应力测量装置及测量方法，能够克服防爆电机转子应力测试难题，准确高效地实现防爆电机转子应力测量。本专利技术采用下述技术方案：一种防爆电机转子应力测量装置，包括若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器、设置在防爆电机转子轴内的光纤通道、光纤旋转连接器和光纤光栅应力测量系统，所述的若干组光纤光栅应力传感器分别设置在防爆电机转子上，光纤旋转连接器设置在防爆电机转子轴一端，若干组光纤光栅应力传感器的输出端连接防爆电机内部传输光纤的输入端，防爆电机内部传输光纤的输出端经过电机转子轴内的光纤通道连接光纤旋转连接器的转子端，光纤旋转连接器的定子端通过防爆电机外部传输光纤与基于波分复用原理的光纤光栅应力测量系统连接。所述的光纤光栅应力传感器包括外层的光纤包层，光纤包层内为光纤纤芯和光纤光栅，所述光纤光栅位于中间，光纤光栅的两端均为光纤纤芯。所述的光纤旋转连接器与防爆电机转子轴同轴安装。所述的光纤光栅应力测量系统连接有上位机。所述的若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器采用并联、串联和/或串并联方式连接。所述的光纤通道包括设置在防爆电机转子轴内的且导通的径向孔和轴向孔。一种防爆电机转子应力测量方法，包括以下步骤：A：在电机转子上依次设置第一个光纤光栅应力传感器、第二个光纤光栅应力传感器、…、第n个光纤光栅应力传感器，并将n个光纤光栅应力传感器利用防爆电机内部传输光纤经过电机转子轴内设置的光纤通道连接光纤旋转连接器的的转子端，并将光纤旋转连接器的定子端通过防爆电机外部传输光纤与基于波分复用原理的光纤光栅应力测量系统连接；B：利用光纤光栅应力测量产生的宽带光经防爆电机外部传输光纤、光纤旋转连接器和防爆电机内部传输光纤入射到各个光纤光栅应力传感器，并将每一个光纤光栅应力传感器反射的含有应力信息的反射光信号再经防爆电机内部传输光纤、光纤旋转连接器和防爆电机外部传输光纤传输至光纤光栅应力测量系统；C：通过光纤光栅应力测量系统采集到的含有应力信息的反射光信号，计算出反射光波长变化量Δ，根据反射光波长变化量Δ与应力ε的函数关系Δ=f(ε)，计算得出各个光纤光栅应力传感器所在位置处防爆电机转子应力。所述的光纤光栅应力传感器包括外层的光纤包层，光纤包层内为光纤纤芯和光纤光栅，所述光纤光栅位于中间，光纤光栅的两端均为光纤纤芯。所述的光纤旋转连接器与防爆电机转子轴同轴安装。所述的若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器采用并联、串联和/或串并联方式连接。本专利技术将若干组光纤光栅应力传感器分别设置在防爆电机转子上，利用光纤光栅应力测量产生的宽带光经防爆电机外部传输光纤、光纤旋转连接器和防爆电机内部传输光纤入射到各个光纤光栅应力传感器，并将每一个光纤光栅应力传感器反射的含有应力信息的反射光信号再经防爆电机内部传输光纤、光纤旋转连接器和防爆电机外部传输光纤传输至光纤光栅应力测量系统，最终通过反射光波长变化量计算得出各个光纤光栅应力传感器所在位置处防爆电机转子应力。本专利技术采用光谱测量，防爆电机内部全部为光信号，避免了防爆电机内部强电磁干扰的影响；本专利技术使用的光纤光栅应力传感器及传输光纤的直径非常小，适装性非常好；本专利技术通过光纤传输光信号，实现了防爆电机内外的电气隔离，不损害防爆电机的防爆性能。本专利技术所提测量方法可以实现防爆电机转子多点应力测量。附图说明图1为本专利技术所述防爆电机转子温度测量原理图；图2为本专利技术实施例示某型防爆电机转子多点温度测量原理图；图3为本专利技术所述光纤光栅应力传感器结构示意图；图4为本专利技术实施例示某型防爆电机转子应力测试光谱示意图；其中4-a为入射光的光谱，4-b为反射光的光谱，4-c为透射光的光谱，4-d为应力变化引起的光谱变化量。具体实施方式如图1和图3所示，本专利技术所述防爆电机转子应力测量装置，包括若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器1、设置在防爆电机转子轴3内的光纤通道、光纤旋转连接器7和光纤光栅应力测量系统9，若干组光纤光栅应力传感器1分别设置在防爆电机转子上，光纤光栅应力传感器1包括外层的光纤包层15，光纤包层15内为光纤纤芯16和光纤光栅17，所述光纤光栅17位于中间，光纤光栅17的两端均为光纤纤芯16。光纤通道包括设置在防爆电机转子轴3内的且导通的径向孔5和轴向孔6，光纤旋转连接器7设置在防爆电机转子轴3一端，若干组光纤光栅应力传感器1的输出端连接防爆电机内部传输光纤4的输入端，防爆电机内部传输光纤4的输出端经过电机转子轴内的径向孔5和轴向孔6连接光纤旋转连接器7的转子端，光纤旋转连接器7的定子端通过防爆电机外部传输光纤8与基于波分复用原理的光纤光栅应力测量系统9连接。光纤旋转连接器7与防爆电机转子轴3同轴安装，光纤光栅应力测量系统9连接有上位机11。根据实际使用需求，针对不同形式结构的防爆电机，本专利技术中若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器1可采用并联、串联和/或串并联方式连接。本专利技术所述的一种防爆电机转子应力测量方法，包括以下步骤：A：在电机转子上依次设置第一个光纤光栅应力传感器1、第二个光纤光栅应力传感器1、…、第n个光纤光栅应力传感器1，并将n个光纤光栅应力传感器1利用防爆电机内部传输光纤4经过电机转子轴内设置的光纤通道连接光纤旋转连接器7的的转子端，并将光纤旋转连接器7的定子端通过防爆电机外部传输光纤8与基于波分复用原理的光纤光栅应力测量系统9连接；光纤光栅应力传感器1包括外层的光纤包层15，光纤包层15内为光纤纤芯16和光纤光栅17，所述光纤光栅17位于中间，光纤光栅17的两端均为光纤纤芯16。光纤旋转连接器7与防爆电机转子轴3同轴安装。B：利用光纤光栅17应力测量产生的宽带光经防爆电机外部传输光纤8、光纤旋转连接器7和防爆电机内部传输光纤4入射到各个光纤光栅应力传感器1，并将每一个光纤光栅应力传感器1反射的含有应力信息的反射光信号再经防爆电机内部传输光纤4、光纤旋转连接器7和防爆电机外部传输光纤8传输至光纤光栅应力测量系统9；C：通过光纤光栅应力测量系统9采集到的含有应力信息的反射光信号，计算出反射光波长变化量Δ，根据反射光波长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防爆电机转子应力测量装置，其特征在于：包括若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器、设置在防爆电机转子轴内的光纤通道、光纤旋转连接器和光纤光栅应力测量系统，所述的若干组光纤光栅应力传感器分别设置在防爆电机转子上，光纤旋转连接器设置在防爆电机转子轴一端，若干组光纤光栅应力传感器的输出端连接防爆电机内部传输光纤的输入端，防爆电机内部传输光纤的输出端经过电机转子轴内的光纤通道连接光纤旋转连接器的转子端，光纤旋转连接器的定子端通过防爆电机外部传输光纤与基于波分复用原理的光纤光栅应力测量系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种防爆电机转子应力测量装置，其特征在于：包括若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器、设置在防爆电机转子轴内的光纤通道、光纤旋转连接器和光纤光栅应力测量系统，所述的若干组光纤光栅应力传感器分别设置在防爆电机转子上，光纤旋转连接器设置在防爆电机转子轴一端，若干组光纤光栅应力传感器的输出端连接防爆电机内部传输光纤的输入端，防爆电机内部传输光纤的输出端经过电机转子轴内的光纤通道连接光纤旋转连接器的转子端，光纤旋转连接器的定子端通过防爆电机外部传输光纤与基于波分复用原理的光纤光栅应力测量系统连接。2.根据权利要求1所述的防爆电机转子应力测量装置，其特征在于：所述的光纤光栅应力传感器包括外层的光纤包层，光纤包层内为光纤纤芯和光纤光栅，所述光纤光栅位于中间，光纤光栅的两端均为光纤纤芯。3.根据权利要求1或2所述的防爆电机转子应力测量装置，其特征在于：所述的光纤旋转连接器与防爆电机转子轴同轴安装。4.根据权利要求3所述的防爆电机转子应力测量装置，其特征在于：所述的光纤光栅应力测量系统连接有上位机。5.根据权利要求4所述的防爆电机转子应力测量装置，其特征在于：所述的若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器采用并联、串联和/或串并联方式连接。6.根据权利要求5所述的防爆电机转子应力测量装置，其特征在于：所述的光纤通道包括设置在防爆电机转子轴内的且导通的径向孔和轴向孔。7.一种防爆电机转子应力测量方法，其特征在于，包括以下步骤：A：...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊杰，吴宣东，赵强，吴波，单圆圆，
申请(专利权)人：南阳防爆集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41