[发明专利]一种基于弱反射光纤光栅的电机异常振动监听装置

说明书

本发明涉及一种基于弱反射光纤光栅的电机异常振动监听装置，包括光纤跳线、感知单元、基体、保护壳和解调仪，基体安装在所述保护壳内，每个被监听的电机上至少安装一个基体用于振动传导，每个基体至少配置一个感知单元用于产生振动信号，感知单元包括一段单模光纤，单模光纤盘绕在基体上，单模光纤的首尾端分别刻栅以形成弱反射光纤光栅对；一个或多个串联的感知单元形成一条感知通道，多条感知通道可以并联，感知单元通过光纤跳线与解调仪连接，解调仪发出相干光脉冲注入感知单元中，在感知单元中形成后向瑞利散射光，并通过对感知单元反射回的携带振动信息的信号解调，检测振动前后信号的相位变化实现振动事件的探测。

技术领域

本发明涉及一种振动监听装置，尤其是一种基于弱反射光纤光栅的振动监听装置。

背景技术

能源对人类生产生活十分重要，电机承担着能源转变的重要使命，因此发电机组一旦出现故障，就要及时进行检查与诊断，将故障排除。当前依靠人工现场巡检的方式无法满足电机设备故障的突发性和及时性，而且火电厂和水电厂中的电机运行环境潮湿、高压多尘、噪声大，将直接影响到电站工作人员身心健康。智能化的无人值守点电站的需求越来越大，在电机设备故障检测方法中，振动声音异常监测是一种最为有效的方法，如一种在线监听直流电机异常声装置(专利号：CN201520769883.2)中使用麦克风来监听电机异常振动的声音。电机的振动异常噪声通常是低频信号，而电动机运行时本身就会产生宽频的干扰电磁波，会对这种需要供电的传感器造成干扰。同时电类传感器在高温潮湿环境下寿命短、不耐腐蚀，维护麻烦，成本随着布点数量增多而急剧增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种基于弱反射光纤光栅的电机异常振动监听装置，可大量布设、成本低，同时光纤传感技术不受电磁干扰，不需要供电，耐环境腐蚀，更加适用于恶劣环境中的电机故障的监测。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于弱反射光纤光栅的电机异常振动监听装置，包括光纤跳线、感知单元、基体、保护壳和解调仪，所述基体安装在所述保护壳内，每个被监听的电机上至少安装一个基体用于振动传导，每个基体至少配置一个感知单元用于产生振动信号，所述感知单元包括一段单模光纤，所述单模光纤盘绕在所述基体上，单模光纤的首尾端分别刻栅以形成弱反射光纤光栅对；一个或多个串联的所述感知单元形成一条感知通道，多条感知通道可以并联，所述感知单元通过光纤跳线与所述解调仪连接，解调仪发出相干光脉冲注入感知单元中，在感知单元中形成后向瑞利散射光，并通过对感知单元反射回的携带振动信息的信号解调，检测振动前后信号的相位变化实现振动事件的探测。

进一步地，所述保护壳包括安装底座和封装外壳，所述基体设置在所述安装底座上，所述封装外壳也设置在所述安装底座上。

进一步地，所述基体为圆柱形空壳，壁厚0.5～2mm，使具有较好的振动传导敏感度，基体通过安装底座固定在电机上，二者材质为铍青铜。

进一步地，所述弱反射光纤光栅对之间的距离为10m，中心波长1548.5～1550nm，带宽2～5nm，反射率达到万分之一。

优选地，所述单模光纤采用G652D单模光纤。

所述光纤跳线包括光纤跳线A端和光纤跳线B端，分别连接在所述单模光纤的两端。光纤跳线A端用于连接解调仪或者上一个监听装置的光纤跳线B端，光纤跳线B端用于连接下一个监听装置的光纤跳线A端，光纤跳线A端和光纤跳线B端采用FC/APC标准光纤接口。

上述监听装置的工作原理是：一台电机安装一个或多个该电机振动监听装置，当电机发生故障产生异常振动或声波时，会引起基体发生振动，感知单元感知基体的振动，产生并传递振动信号，即基体的振动引起单模光纤内部传输的后向瑞利散射光相位发生变化，本领域技术人员可利用相位增强的光时域反射计(Φ-OTDR)来探测该振动信号，实现对电机异常事件进行识别和定位。