[发明专利]基于光纤光栅的内燃机主轴承内表面应力和温度监测方法

摘要

本发明提供基于光纤光栅的内燃机主轴承内表面应变和温度监测方法，在待测主轴承内表面设置光纤光栅应变传感器和用于温度补偿的光纤光栅温度传感器，获得轴承工作表面应变变化，通过在轴承内表面的各方向设置光纤光栅应变传感器，即可获得轴承在此方向上的应变变化；在内燃机废弃机油管内设置机油温度传感器，获得机油温度数据；利用光纤光栅解调仪获取机油温度传感器中心波长变化，并将其转换为电信号，即可计算得到内燃机工作过程中机油的温度变化。本发明利用光纤光栅可同时测量应变和温度及体积微小和一线多点的特性，在内燃机工作中实现对主轴承工作表面的温度和应变分布状况的同时监测，为内燃机主轴承的结构优化设计提供准确的数据支持。

主权项

基于光纤光栅的内燃机主轴承内表面应变和温度监测方法，其特征在于：1)在待测主轴承内表面设置光纤光栅应变传感器和用于温度补偿的光纤光栅温度传感器，获得待测主轴承工作过程中内表面的应变变化：光纤光栅应变传感器的中心波长变化是由温度与应变共同产生的，可由下式表示：ΔλB1＝αεε+αT1ΔT                 (1)，式中：ΔλB1为光纤光栅应变传感器中心波长变化；ΔT为轴承温度变化；ε为应变变化；αε为光纤光栅应变传感器的应变灵敏度系数；αT1为光纤光栅应变传感器的温度灵敏度系数；光纤光栅温度传感器的中心波长变化由下式表示：ΔλB2＝αT2ΔT                     (2)，式中：ΔλB2为光纤光栅温度传感器中心波长变化；ΔT为轴承温度变化；αT2为光纤光栅温度传感器的温度灵敏度系数；令Ψ＝αT1/αT2，可得光纤光栅应变传感器的应变变化：ε＝(ΔλB1‑ΨΔλB2)/αε                  (3)，通过在轴承的各方向设置光纤光栅应变传感器，即可获得轴承在此方向上的应变变化；2)在内燃机废弃机油管内设置机油温度传感器，获得机油温度数据：机油温度传感器为光纤光栅温度传感器，它在温度变化作用下的波长变化ΔλB数学表达式：ΔλB＝αTΔT                  (4)，式中：ΔλB为机油温度传感器中心波长变化；ΔT为内燃机工作过程中机油的温度变化；αT为油管温度传感器的温度灵敏度系数；利用光纤光栅解调仪获取机油温度传感器中心波长变化，并将其转换为电信号，即可计算得到内燃机工作过程中机油的温度变化。