[发明专利]一种基于激光的转轴瞬时转速及摆度的测量装置和方法

摘要

本发明公开了一种基于激光的转轴瞬时转速及摆度的测量装置，包括激光接收器、N个激光发射器、第一计时器、第二计时器、激光收发器、反射环和计算终端；N个激光发射器均匀分布在转轴侧壁的圆周上，并且该圆与转轴同轴，激光接收器固定在激光发射器所在圆的外侧，激光接收器连接第一计时器，第一计时器连接计算终端；反射环设置在转轴侧壁上，并且反射环的外表面与转轴侧壁齐平，反射环与转轴同轴，激光收发器固定在反射环的外侧，激光收发器连接第二计时器，第二计时器连接计算终端。同时公开了该装置的测量方法。本发明能对转轴转动瞬时转速和摆度进行测量，通过瞬时转速和摆度，分析旋转机械瞬态过程及轴运行过程中的平衡状态。

主权项

1.一种基于激光的转轴瞬时转速及摆度的测量装置的方法，测量装置包括激光接收器、N个激光发射器、第一计时器、第二计时器、激光收发器、反射环和计算终端；N个激光发射器均匀分布在转轴侧壁的圆周上，并且该圆与转轴同轴，激光接收器固定在激光发射器所在圆的外侧，并且与该圆在同一平面上，激光接收器连接第一计时器，第一计时器连接计算终端，N为大于等于2的整数；反射环设置在转轴侧壁上，并且反射环的外表面与转轴侧壁齐平，反射环与转轴同轴，激光收发器固定在反射环的外侧，并且正对反射环，激光收发器连接第二计时器，第二计时器连接计算终端；其特征在于：瞬时转速测量过程为，定义N个激光发射器将圆周分成N段，每段的长度为S；转轴转动，第一计时器依次记录激光接收器接收相邻两次激光的时间间隔Δt1、Δt2、…、ΔtN，Δti为接收第i次激光与第i+1次激光的时间间隔，1≤i≤N‑1；当接收相邻两次激光的时间间隔稳定后，计算终端计算各时间间隔内转轴的平均转速v＝S/Δti＝πD1/NΔti，其中，D1为转轴直径；由于时间间隔的时长可忽略不计，平均转速即为对应时刻的转轴瞬时转速；摆度测量过程为；由于激光的速度远大于转速，激光收发器向反射环发射激光，反射环发射激光在瞬时完成，第二计时器记录该瞬时间隔Δt；计算终端根据瞬时间隔Δt和激光速度，计算对应时刻的摆度数据，即激光收发射器到发射环表面的距离；计算终端记录一段时间内的摆度数据Δd1、Δd2、…、Δdn，Δdk为k时刻的摆度数据，1≤k≤n，n表示时刻；定义x＝(Δdk‑Δd)/Δd，Δd为该段时间内的平均摆渡数据；如果接收相邻两次激光的时间间隔稳定并且x小于设定的阈值，表示该转轴平稳性好，如果接收相邻两次激光的时间间隔无法稳定并且排除电机故障，则转轴平稳性差。