带有环境振动补偿功能的机械设备振动检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种带有环境振动补偿功能的机械设备振动检测系统，包括固定安装在传感器安装基座上的光纤光栅传感器，光纤光栅传感器包括通过检测被测部件与光纤光栅传感器之间的相对位移而获得总振动量的非接触式光纤光栅振动传感器、以及用于获得传感器安装基座自身振动信号的光纤光栅加速度传感器，光纤光栅传感器的信号通过传输光纤传递给光纤光栅解调仪，转成电信号后通过数据处理系统进行数据处理；所述的传感器安装基座与被测部件之间的距离使得其无法与被测部件接触、且非接触式光纤光栅振动传感器能够检测到被测部件与光纤光栅传感器之间的相对位移。通过采用本发明专利技术系统和方法，可测量旋转部件的绝对振动情况，提高振动检测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械设备的振动检测方法，具体涉及一种。
技术介绍
汽轮机、发电机等机械装备是电力、石化和冶金等行业的关键设备。这些装备投资大、结构复杂，经常运行在高速、重载、高温、高压工况和腐蚀性、电磁干扰等恶劣环境。由于机械载荷的动态性和突变性、机械部件的旋转运行性和结构复杂性、被测参量的多样性等特点，对其进行监测的要求高、难度大。在现有的机械设备检测系统和方法中，不论是采用电测传感技术还是光学传感技术，不论是接触式方法还是非接触式方法，多数都是将传感器安装在机械设备的机壳上。由于在设备运转过程中，整个机械设备都振动，那么测得的振动信号将是机壳与轴承或转轴等被测振动体之间的相对振动信号，在某些特殊情况下相对振动信号并不能真实反映被测部件的运行状态。加之，电测类传感器抗电磁干扰能力差和不具备信号长距离传输能力等弱点，因此寻找一种可测量被测振动体绝对振动量的光学检测方法对重大机械设备运行状态的实时有效监测、保障其安全、可靠和高效运行，具有十分重要意义。光纤传感技术由于具有本质防爆、抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温与低温、体积小、重量轻、灵活方便等诸多优点，已在多种领域得到了广泛的应用。而且基于光纤传感的检测方法可同时满足安全、实时在线检测、不受被测环境干扰的要求；并且具有体积小、重量轻、柔韧性好等特点，特别适合于要求载荷轻和安装空间小的应用场合；另外，光纤还能抗化学腐蚀和恶劣的环境温度、无电磁干扰等。因此将光纤传感技术作为机械设备检测方法的载体是一种十分可行的技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:提供一种，提高振动检测精度。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种带有环境振动补偿功能的机械设备振动检测系统，其特征在于:它包括固定安装在传感器安装基座上的光纤光栅传感器，光纤光栅传感器包括通过检测被测部件与光纤光栅传感器之间的相对位移而获得总振动量的非接触式光纤光栅振动传感器、以及用于获得传感器安装基座自身振动信号的光纤光栅加速度传感器，光纤光栅传感器的信号通过传输光纤传递给光纤光栅解调仪，转成电信号后通过数据处理系统进行数据处理；所述的传感器安装基座与被测部件之间的距离使得其无法与被测部件接触、且非接触式光纤光栅振动传感器能够检测到被测部件与光纤光栅传感器之间的相对位移。按上述系统，所述的非接触式光纤光栅振动传感器与光纤光栅加速度传感器通过一根传输光纤串联，二者光栅的中心波长差大于10nm。利用上述带有环境振动补偿功能的机械设备振动检测系统实现的振动检测方法，其特征在于:它包括以下步骤: 1)非接触式光纤光栅振动传感器获得被测部件与光纤光栅传感器之间的相对位移，从而获得总振动量Sp，其中为被测部件与传感器安装机座之间的相对振动信号，S12为传感器安装机座自身振动对非接触式光纤光栅振动传感器的干扰信号； 2)光纤光栅加速度传感器获得传感器安装机座自身的振动信号忍； 3)被测部件的绝对振动信号，其中々为系数，由非接触式光纤光栅振动传感器和光纤光栅加速度传感器对信号的响应能力不同而产生的已知量。按上述方法，它还包括4)对被测部件的绝对振动信号&进行信号处理，分析被测部件的实时运行状态。本专利技术的有益效果为:通过采用本专利技术系统和方法，传感器安装在机壳等非旋转部件上，与直接安装在旋转部件上的检测装置与方法相比，没有改变被检测部件的结构并且信号更容易传输；与现有的安装在非旋转部件上的检测装置与方法相比，可测量旋转部件的绝对振动情况，提高振动检测精度；本专利技术是一种基于光纤传感技术的检测方法，与电类检测技术相比，传感信号可以进行长距离传输，因此在工作现场可不存在电类设备，有效避免了电的因素引起的危险，可以应用到易燃易爆、尚灰尘、尚油污等恶劣环境中。【附图说明】图1为本专利技术一实施例的结构示意图。图2为光纤光栅传感器的结构示意图。图中:1_被测部件，2-传感器安装基座，3-光纤光栅传感器，4-光纤光栅解调仪，5-数据处理系统，3-a-非接触式光纤光栅振动传感器，3-b-光纤光栅加速度传感器。【具体实施方式】下面结合具体实例和附图对本专利技术做进一步说明。—种带有环境振动补偿功能的机械设备振动检测系统，如图1所示，包括固定安装在传感器安装基座2上的光纤光栅传感器3，光纤光栅传感器3如图2所示，包括通过检测被测部件1与光纤光栅传感器3之间的相对位移而获得总振动量的非接触式光纤光栅振动传感器3-a、以及用于获得传感器安装基座2自身振动信号的光纤光栅加速度传感器3-b，光纤光栅传感器3的信号通过传输光纤传递给光纤光栅解调仪4，转成电信号后通过数据处理系统5进行数据处理；所述的传感器安装基座2与被测部件1之间的距离使得其无法与被测部件1接触、且非接触式光纤光栅振动传感器3-a能够检测到被测部件1与光纤光栅传感器3之间的相对位移。优选的，为了安装和传输方便，所述的非接触式光纤光栅振动传感器3-a与光纤光栅加速度传感器3-b通过一根传输光纤串联，二者光栅的中心波长差大于10nm，以便检测到的信号相互不受干扰。本专利技术的工作原理为:非接触式光纤光栅振动传感器输出信号5^包含被测部件与传感器安装基座之间的相对振动信号和传感器安装机座自身振动对非接触式光纤光栅振动传感器的干扰信号5^;光纤光栅加速度传感器输出信号&为传感器安装基座自身的振动信号。在后续信号处理部分中，首先将不同传感器测得的信号转换成统一单位(如位移、速度或加速度)，关联信号4和&，分离出信号5^，进一步关联信号&和&，得出被测部件的绝对振动信号&，最后对&进行诸如傅里叶变换、小波分析等信号处理方法分析被测部件的实时运行状态。另外，如果想得到被测部件更全面的运行状态，可将多个上述传感器联合使用。在分离时，传感器安装机座自身的振动信号对整个光纤传感器都将产生干扰信号，即对非接触式光纤光栅振动传感器3-a的干扰信号光纤光栅加速度传感器3-b的干扰信号&属于同一干扰源，那么有S12=kS2'mi々是由于非接触式光纤光栅振动传感器3-a和光纤光栅加速度传感器3-b对信号的响应能力不同而产生的。由此可得Su=S j-kS2o利用上述原理及带有环境振动补偿功能的机械设备振动检测系统实现的振动检测方法，其特征在于:它包括以下步骤: 1)非接触式光纤光栅振动传感器获得被测部件与光纤光栅传感器之间的相对位移，从而获得总振动量Sp，其中为被测部件与传感器安装机座之间的相对振动信号，S12为传感器安装机座自身振动对非接触式光纤光栅振动传感器的干扰信号； 2)光纤光栅加速度传感器获得传感器安装机座自身的振动信号忍； 3)被测部件的绝对振动信号，其中々为系数，由非接触式光纤光栅振动传感器和光纤光栅加速度传感器对信号的响应能力不同而产生的已知量。优选的，它还包括4)对被测部件的绝对振动信号&进行信号处理，诸如傅里叶变换、小波分析等，分析被测部件的实时运行状态。以上实施例仅用于说明本专利技术的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本专利技术的内容并据以实施，本专利技术的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本专利技术所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1.一种带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有环境振动补偿功能的机械设备振动检测系统，其特征在于：它包括固定安装在传感器安装基座上的光纤光栅传感器，光纤光栅传感器包括通过检测被测部件与光纤光栅传感器之间的相对位移而获得总振动量的非接触式光纤光栅振动传感器、以及用于获得传感器安装基座自身振动信号的光纤光栅加速度传感器，光纤光栅传感器的信号通过传输光纤传递给光纤光栅解调仪，转成电信号后通过数据处理系统进行数据处理；所述的传感器安装基座与被测部件之间的距离使得其无法与被测部件接触、且非接触式光纤光栅振动传感器能够检测到被测部件与光纤光栅传感器之间的相对位移。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，李政颖，梁磊，戴玉堂，袁银权，罗玉文，张健，吴慧峰，曹珊，王慧，仇磊，冯坤，段细云，涂彬，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42