[发明专利]一种基于光纤测量技术的轴扭力检测系统

说明书

本发明提供一种基于光纤测量技术的轴扭力检测系统，包括光学干涉解调仪（10）、光学分路系统（20）与光纤扭力传感器组（30）；光纤扭力传感器组（30）包括多个相同的扭力传感器，扭力传感器由第一传感器与第二传感器组成；第一传感器包括第一光纤环形器（31）、第一光纤半反射镜（32）、第一光纤全反射镜（33）与第一敏感光纤（34）；第二传感器包括第二光纤环形器（35）、第二光纤半反射镜（36）、第二光纤全反射镜（37）与第二敏感光纤（38）。该检测系统能够实现对传动轴（40）总体形变的测量，具有测量精度高，温度、压力不敏感，抗电磁干扰等优点，能够直接获得传动轴（40）整体形变的结果，操作简单、测量误差小。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种基于光纤测量技术的轴扭力检测系统。

背景技术

轴扭力检测是工业工程检测的重要内容之一，其被广泛应用于车辆动力系统与工业生产系统的检测中，例如：大型电机传动轴扭力形变的检测、机床传动轴扭力形变的检测等。轴扭力检测对于改善转轴机械性能、提高转轴转速、增加转轴的使用寿命具有重要意义。

目前，现有技术的轴扭力检测系统通常采用对关键点的形变进行测量，并通过算法分析给出形变状况的评估。此类方法过于依赖对形变集中点的判定与选择、无法实现对被测对象总体形变的直接测量，形变集中点选取困难，测试误差大、获得的测试结果精确度低；例如：应变片、光纤光栅等单点式传感器，其粘贴位置的准确性直接影响到测试结果，同时需要布置大量的传感器进行轴整体扭力的检测，测试工作量大、操作复杂，测试误差大、精度低，同时无法有效避免测试过程中温度、压力及周围环境电磁干扰等影响。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于光纤测量技术的轴扭力检测系统，该检测系统能够实现对传动轴总体形变的测量，具有测量精度高，温度、压力不敏感，抗电磁干扰等优点，能够直接获得传动轴整体形变的结果，操作简单、测量误差小。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于光纤测量技术的轴扭力检测系统，其特征在于：包括光学干涉解调仪、光学分路系统与光纤扭力传感器组；所述光学干涉解调仪、光学分路系统、光纤扭力传感器组逐级相连；

所述光纤扭力传感器组包括多个相同的扭力传感器，所述扭力传感器由第一传感器与第二传感器组成；所述第一传感器包括第一光纤环形器、第一光纤半反射镜、第一光纤全反射镜与第一敏感光纤；所述第二传感器包括第二光纤环形器、第二光纤半反射镜、第二光纤全反射镜与第二敏感光纤；所述第一光纤环形器的一号端口与光学分路系统连接、第一光纤环形器的二号端口与第一光纤半反射镜的输入端连接，所述第一光纤半反射镜的输出端与第一敏感光纤的输入端连接、第一敏感光纤的输出端与第一光纤全反射镜连接；所述第一光纤环形器的三号端口与第二光纤环形器的一号端口连接、第二光纤环形器的二号端口与第二光纤半反射镜的输入端连接，所述第二光纤半反射镜的输出端与第二敏感光纤的输入端连接、第二敏感光纤的输出端与第二光纤全反射镜连接；第二光纤环形器的三号端口与光学干涉调节仪中的光学探测器连接；第一敏感光纤与第二敏感光纤缠绕在同一传动轴上且第一敏感光纤与第二敏感光纤之间互为反向缠绕。

作进一步优化，所述光学干涉调节仪还包括SLED光源、第三光纤环形器、第三光纤半反射镜、反射镜、自聚焦透镜、步进电机、数据采集卡以及计算机；所述SLED光源设置在所述第三光纤环形器的一号端口、所述第三光纤环形器的二号端口与所述第三光纤半反射镜的输入端连接，所述第三光纤半反射镜的输出端与所述自聚焦透镜连接，且自聚焦透镜与所述反射镜之间形成空气光程，所述反射镜固定安装在步进电机上，所述步进电机与计算机电连接、利用计算机控制步进电机运动，所述数据采集卡分别与所述光学探测器、所述计算机电连接。

作进一步优化，所述SLED光源采用中心波长为1310nm的光源；所述第三光纤环形器采用中心波长为1310nm的光纤环形器。