[发明专利]一种激光干涉转子测振装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种激光测速装置及测量方法，尤其是一种激光干涉转子测振装置及其测量方法。

背景技术

在现有技术中，公知的技术是：转子是机械设备中最为普遍的功能部件，它的性能对设备整机性能有着决定性的影响。随着机械装备向高速度、高精度和高可靠性方向的发展，转子实际运动状态的精密测量，不论是对于新装备中转子性能的研究，还是装备实际运行状态的监测都是十分重要的。

转子振动的测量方法一般可分为接触式测量和非接触式测量两类。在接触式测量中，测量传感器（如应变片等）安装在转子上，并随着转子一起转动，测量信号通过集流环或无线发射方式进行传送；在非接触式测量中，测量传感器（如电容、电感、涡流传感器等）安装在机座上，测量信号可通过引线直接连接至测量仪器。接触式测量除了需要特殊的信号传输装置之外，附加的测量装置对被测转子的运行状态不可避免地存在干扰；常规的非接触测量虽然在一定程度上克服了接触测量的不足之处，但也存在着测量信号并未直接反映装置的真实运动状态，同时要求传感器的固定位置十分靠近被测转子，这也带来了许多不便之处。

激光多普勒振动测速技术是将激光束聚焦照射于运动物体的测量点，其散射激光将发生多普勒频移，与原来激光束发生差拍干涉，通过测量差拍频率获得物体测量点的运动速度。该技术属于激光干涉测量，多普勒频移与测点运动速度成线性关系，且具有空间分辨率高、测量灵敏度高、响应速度快、动态测量的范围大、受环境条件和温度的影响小等优势。此外，该技术属于非接触测量，且测量装置可以在较远的距离上测量测点的运动速度。将其运用到高速转子振动的精密测量是十分合适的。

目前基于激光多普勒频移效应的对转子振动测量装置一般仅能测量单项振动，使用较为普遍的是扭振仪，仅能测量转子指定截面的扭转振动无法测量转子的弯曲振动，这是现有技术所存在的不足之处。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种激光干涉转子测振装置及其测量方法的技术方案，该方案能够能同时测得转子指定截面的弯曲振动、扭转振动；如果采用多路本发明的测量装置并行工作（或者单路本发明测量装置改变测量位置），也可以实现转子运行状态的全面测量。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种激光干涉转子测振装置及其测量方法，包括有安装在固定基座上的激光器，分光镜A，分光镜B，分光镜C，反光镜，透镜A，透镜B，透镜A??、透镜B??，探测器A，探测器B和电子处理部件；所述电子处理部件分别与探测器A和探测器B的输出信号连通；

激光器发出的激光束经过分光镜C等分为两路激光，透射激光束为探测激光A，反射激光束经过反光镜反射，为探测激光B；探测激光A与探测激光B相互平行；

探测激光A穿过分光镜A和透镜A聚焦于转子表面的测量点A，探测测量点A的速度；探测激光B穿过分光镜B和透镜B聚焦于转子表面的测量点B，探测测量点B的速度；

测量点A的散射激光穿过透镜A后经分光镜A反射再穿过透镜A’，作为测量光束聚A焦于探测器A；探测激光B经过分光镜B反射后穿过分光镜A和透镜A??，作为参考光束A也聚焦于探测器A；测量光束A与参考光束A干涉的差拍信号由探测器A转变为电信号输出至电处理部件，差拍频率反映测量点A在探测方向上的速度；

测量点B的散射激光穿过透镜B后经分光镜B反射再穿过透镜B??，作为测量光束聚B焦于探测器B，探测激光A经过分光镜A反射后穿过分光镜B和透镜B??，作为参考光束B也聚焦于探测器B；测量光束B与参考光束B干涉的差拍信号由探测器B转变为电信号输出电处理部件，差拍频率反映测量点B在探测方向上的速度；

量测点A的探测速度与测量点B的探测速度之和再除以2，为探测点转子转动速度在探测方向上的投影，代表了转子的转动速度，转动速度的波动即为转子的扭转振动速度；量测点A的探测速度与测量点B的探测速度之差再除以2，即为转子的水平振动速度。

作为本方案的优选：测量点A和测量点B的位置对称于转子中心和测量方向所决定的平面。

作为本方案的优选：测量光束A与参考光束A平行；所述测量光束B与参考光束B平行。