[发明专利]非接触旋转装置光电耦合传输系统及其旋转装置

说明书

技术领域

本发明是利用光电耦合方法使旋转机械中转子和定子之间在相对旋转状态下能够同时高速双向传输多路测控信号，属旋转机械信号传输领域。

背景技术

旋转机械是在各个领域应用十分广泛的一类机械。由于旋转件制造过程的非对称性，使用时会出现振动。这不但会引起系统工作不稳定，产生噪声，还会加剧其疲劳损伤。因此，需要对转动部件的状况(如应力、应变、振动)进行监测甚至控制，抑制噪声。传统的旋转部件信号传输系统是一种集流环结构，它的应用可以追述到十九世纪末，它依靠电刷与环壁接触，从转动的金属环向静止环传输电力电流和数据信号，集流环对工作环境要求高，工作不可靠，而且需要定期维护更换，不适于高速旋转时的信号传输，通道扩展也不方便。通常的信号传输方法还有遥测，遥测遥控方式则存在系统复杂、抗干扰能力差、对其它电子设备产生干扰的缺点。也有利用电磁耦合实现非接触信号传输的技术，较好的解决了以上问题，但是信号传输的带宽仍受较大限制。传统旋转机械信号传输存在很多不足，不能满足现代系统对于高速率数据实时传输的需求。

发明内容

针对传统旋转机械信号传输方法可靠性不高、传输信号的最高频率受到限制等缺点，本发明利用光电耦合高频响特性，进行旋转机械中转子和定子之间在相对旋转状态下多路测控信号的同时双向高速传输，为旋转机械的测量与控制提供高可靠、宽带信号传输平台。

本发明利用一种电光-光电转换手段对旋转装置旋转侧采集到的多路信号或基座侧的发出控制信号进行高速、高效、可靠传输，从而实现对旋转侧机械监测与控制的目的。

光通信技术是一种成熟的信号传输技术，光通信的载波频率在10¹⁴Hz～10¹⁵Hz之间，它具有很高的通信容量。目前市面上常用的半导体激光器的调制速率在155Mb/s～2.5Gb/s之间，具有很快的传输速度，可以满足实时控制的需要。把光传输应用于旋转连接部件的信号传输系统，不仅简化了系统的结构，而且还解决了传输速度、频带的限制，同时其抗干扰能力也得到很大的提高。基于以上原因，在本发明选用光电耦合通道对旋转装置信号进行传输。

本发明利用压电传感器和采样电路对旋转侧机械信号进行采样，然后将采集到的多路信号通过调制和多路复用技术，变成适合于单通道传输的数字信号进行传输，这样多路信号可以从旋转装置的旋转侧传至旋转装置的基座侧，当需要对旋转侧机械进行控制时，控制信号也可以从旋转装置的基座侧传至旋转装置的旋转侧，这样就实现了多路信号的双向传输。光电传输耦合通道是由响应速度很快的激光发光二极管(LD发光二极管)和并联在一起的光接收元件PIN型光电二极管构成。LD发光二极管由调制好的多路采样信号或控制信号控制，接收二极管在收到接收开始信号后对信号进行有效接收，本发明就是利用以上方式对多路信号进行双向传输。