一种旋转轴振动传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种旋转轴振动传感器，用于测量一运动物体的振动，例如扭振和纵振。该传感器包括惯性转子、可变电容和耦合电容。惯性转子可滑套在该运动物体上的一转轴上，并通过一弹性元件与该运动物体连接。可变电容的两个电极板设置在该转轴与该惯性转子之间，其电容量随该惯性转子相对该运动物体的扭振角度和／或纵向相对振动改变。耦合电容将该可变电容耦合到一静止物体，用以非接触地传送该可变电容的电容量至该静止物体，以供该静止物体上的测量装置接收。本实用新型专利技术结构新颖、简单，且成本低廉，可用于转轴的扭振、纵振等振动测量，特别适用于动力装置运行的长期监测。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机械动力装置测量领域，更具体地说，是涉及一种旋转轴振动传感器。
技术介绍
目前，复杂运动物体的振动测量，如旋转轴上的振动测量，通常需要复杂的电刷集 流环或无线电传输，将旋转轴上的振动电信号传至静止的接收装置。也有用旋转编码器的 方法，将转动轴的扭振信号传至静止的接收装置。但是，这些测量装置结构复杂、易受机器 本体振动的干扰、价格较贵。 因此期望有一种结构简单、合理的旋转轴测量装置。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种旋转轴振动传感器，以简便的无线方 式测量旋转轴的振动，包括扭振、纵振等形式的振动测量。 本技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种旋转轴振动传感 器，用于测量一运动物体的振动，该传感器包括惯性转子、可变电容和耦合电容。惯性转子 可滑套在该运动物体上的一转轴上，并通过一弹性元件与该运动物体连接。可变电容的两 个电极板设置在该转轴与该惯性转子之间，其电容量随该惯性转子相对该运动物体的扭振 角度和/或纵向相对振动改变。耦合电容将该可变电容耦合到一静止物体，用以非接触地 传送该可变电容的电容量至该静止物体。 在上述的旋转轴振动传感器的一个实施例中，该可变电容包括两个扇形电极电 容，其电容量随该惯性转子相对该运动物体的扭振角度改变。该耦合电容包括两个环形电 极电容，分别设置在该转轴与该静止物体之间。两个扇形电极电容与两个环形电极电容串 联。 在上述的旋转轴振动传感器的另一个实施例中，该可变电容包括平板电极电容， 其电容量随该惯性转子相对该运动物体的纵向相对振动改变。该耦合电容包括两个环形电 极电容，分别设置在该转轴与该静止物体之间、以及该惯性转子与该静止物体之间。平板电 极电容与两个环形电极电容串联。 在上述的旋转轴振动传感器的又一个实施例中，该可变电容包括电容量随该惯性 转子相对该运动物体的扭振角度改变的扇形电极电容，以及电容量随该惯性转子相对该运 动物体的纵向相对振动改变的平板电极电容。该耦合电容包括三个环形电极电容，其中两 个环形电极电容分别设置在该转轴与该静止物体之间，另一环形电极电容设置在该惯性转 子与该静止物体之间。 在上述的旋转轴振动传感器中，该耦合电容耦合到该静止物体的那一电极板通过 导线连接到电容测量仪。 在上述的旋转轴振动传感器中，该耦合电容的形状为筒形、圆环板形或锥形。 在上述的旋转轴振动传感器中，该可变电容的形状为扇形、圆片形、圆弧形、或锥 形。 本技术由于采用以上技术方案，以新颖、合理的方式将电容组合以检测惯性 转子相对于待测物体的运动，并通过非接触方式传送该反映该运动的电容量信号至静止物 体的测量装置。相比现有技术，本技术具有结构简单、成本低的特点，可用于转轴的扭 振、纵振等振动测量，特别适用于动力装置运行的长期监测。附图说明为让本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用 新型的具体实施方式作详细说明，其中 图1是本技术一实施例的电容 图。 图2是本技术一实施例的电容 图3是本技术一实施例的电容 图4是本技术一实施例的电容 意图。 图5是本技术的电容式扭振传感器应用实例。 图6是本技术的电容_惯性转子式扭振纵振传感器应用实例。 图7是本技术一实施例的半桥_空心套管式的电容_惯性转子式纵振传感器。惯性转子测量运动物体振动的工作原理示意惯性转子式扭振传感器原理示意图。 惯性转子式纵振传感器原理示意图。 惯性转子式扭振、纵振合一的传感器原理示具体实施方式图1是本技术一实施例的电容-惯性转子测量运动物体振动的工作原理示意 图。参照图l(a)所示，在一个机械系统中存在一个静止物体1和一个运动物体2，该运动物 体例如可因旋转运动可产生扭振、纵振。本实施例的传感器包括耦合电容11、可变电容12 以及惯性转子13。 耦合电容11布置在静止物体1和运动物体2之间，其中电容位于静止物体1上的 固定电极用于连接外接导线，运动电极布置在运动物体2上，实现电容耦合以无线传输电信号。 在本实施例中，耦合电容11的电容量基本不变。并且，耦合电容ll可以布置两 个、或更多。为了使耦合电容11的电容量基本不变，正确的形状和布置形式可以有补偿作 用。电容的一对电极可制成环形。举例来说，圆的环形电极可以是筒形、圆环板形、锥形等 形状。筒形电极较少受电极相对纵向位移的影响。成对布置的圆环板形电极，对相反的位 移有补偿作用。在另一实施例中，也可以以桥式布置达到良好的耦合效果。 —个中心转轴3支撑在运动物体的轴承5上。惯性转子13无间隙滑套在运动物 体2的转轴3上，并通过弹性元件4与运动物体2弹性连接，由此形成基础输入振动的单自 由度转动或窜动的振子。惯性转子13与作为支承系统的运动物体的相对运动，在低于共振 频率下与加速度、角加速度成正比；在高于共振频率上与支承系统振动的位移、角位移成正 比。 在旋转的惯性转子3、转轴3之间布置随扭振角度变化电容量的可变电容12。可 变电容12的特点是随被测的扭振角、纵振位移等参量改变电容量。可变电容12可以是一 个电容，也可以是多个电容的串、并联。在一实施例中，可变电容12可以是以桥式、半桥式布置。 可变电容12的电极可以是扇形、圆片形、圆环形、锥形等形状。举例来说，转动扇 形电极的夹角测量扭振的转角(参见图2所示)，变化圆片形电极的间距测量纵振等的位移 (参见图3所示)。 参照图1 (b)所示，当受牵动的弹性_惯性转子作消除了振动的平稳运动，并且作 为测量参考体，与含有各种振动的旋转转轴3的相对运动时，驱动可变电容的电容量随测 量振动的分量而变化。这一信号通过耦合电容11的无线传输，在静止物体1上能够直接得 到随旋转角度或纵向相对振动变化的电容量。 在本技术的实施例中，传感器可以制成单一个振动信号的测量传感器，如扭 振传感器、纵振传感器，也可制成多个、多种类型振动的组合传感器，如扭振纵振组合传感 器。在本技术的实施例中，传感器可以制成中间型或轴端型。中间型传感器成环套形， 套在被测旋转轴外，可以布置在旋转轴的中间任意位置，也可布置在旋转轴的末端。轴端型 传感器的径向尺寸较小。 下面以描述本技术的传感器的几个具体的例子。 扭振传感器 图2示出电容-惯性转子式扭振传感器的原理示意图。参照图2(a)所示，在套在 运动物体转轴3上并通过弹性元件4与运动物体连接的惯性转子13，以及转轴3之间布置 两个可变电容12。 在本实施例中，可变电容12可为扇形电极电容。然而可变电容12还可选择如前 所述的合适的其它形状。 在运动物体转轴3与静止物体(如外壳)之间布置两个耦合电容ll。在本实施例 中，耦合电容11可为环形电极电容，作为举例但不限制，环形可为筒形、圆环板形、锥形等 形状。 图2(b)示出图2(a)的等效电路图。参照图2(b)所示，可变电容等效为两个电容 C2-3、C3-2，耦合电容等效为两个电容C1-2，C2-1。从布置在静止外壳上的两个电容Cl-2、 C2-l的静止电极引出的两根导线得到四个电容等效的串联电容量Cn。<formula>formula see original document page 5</formula>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转轴振动传感器，用于测量一运动物体的振动，其特征在于所述传感器包括：惯性转子，滑套在该运动物体上的一转轴上，并通过一弹性元件与该运动物体连接；可变电容，其两个电极板设置在该转轴与该惯性转子之间，该可变电容的电容量随该惯性转子相对该运动物体的扭振角度和／或纵向相对振动改变；以及耦合电容，将该可变电容耦合到一静止物体，用以非接触地传送该可变电容的电容量至该静止物体。

【技术特征摘要】
一种旋转轴振动传感器，用于测量一运动物体的振动，其特征在于所述传感器包括惯性转子，滑套在该运动物体上的一转轴上，并通过一弹性元件与该运动物体连接；可变电容，其两个电极板设置在该转轴与该惯性转子之间，该可变电容的电容量随该惯性转子相对该运动物体的扭振角度和/或纵向相对振动改变；以及耦合电容，将该可变电容耦合到一静止物体，用以非接触地传送该可变电容的电容量至该静止物体。2. 如权利要求1所述的旋转轴振动传感器，其特征在于，该可变电容包括两个扇形电极电容，其电容量随该惯性转子相对该运动物体的扭振角度改变；该耦合电容包括两个环形电极电容，分别设置在该转轴与该静止物体之间；其中所述两个扇形电极电容与所述两个环形电极电容串联。3. 如权利要求1所述的旋转轴振动传感器，其特征在于，该可变电容包括平板电极电容，其电容量随该惯性转子相对该运动物体的纵向相对振动改变；该耦合电容包括两...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩彦民，胡宾，周文建，王慰慈，石菲，姜小荧，童宗鹏，蒋明涌，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]