[发明专利]基于光纤传感的钢球表面缺陷测量系统的补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种强度调制型光纤位移传感器在钢球表面缺陷检测中的补偿方法。

背景技术

本发明提出的基于轴承是机械工业中重要的基础零部件，而钢球作为球轴承的滚动体，它的质量优劣对轴承的运动精度、寿命、性能等起决定性作用，其中钢球表面缺陷对钢球质量的影响尤为明显，加工后的部分钢球表面会存在麻点，斑点，烧伤，擦痕，划条，凹坑等缺陷，这些表面缺陷使球轴承在旋转运动时产生大的噪声和振动，是制约球轴承质量提高的关键因素。

在专利申请号（201320066563.1）公开了一种检测钢球表面缺陷的光纤传感器系统，该系统中采用了单光纤传光、多组光纤束接收散射光形式的光纤位移传感器结构，如图1、2所示。即中心光纤传光投射到被测钢球表面，周围有多组光纤束接收钢球表面的散射光，每一圈的光纤束作为一组接收光纤，由于被测物体为轴承钢球，其表面加工特征是一致的，对于表面完好的钢球来说，表面反射率可以认为是不变的。当表面出现凸起或凹坑等缺陷时会引起传感器与被测表面间隙的变化。

间隙的变化会导致接收光强增强和减弱，凸起缺陷引起的间隙变化使被测表面与探头之间的距离减小，这会导致接收光强有增加的趋势，通过接收光强的变化可以感知缺陷的存在。但是，光强的变化往往不是只受间隙的影响，很多因素会引起传感器接收光强的变化，如光源的波动、钢球表面亮暗程度等。同时，在间隙缺陷的判断中，由于钢球表面为曲面，不是理想的反射平面，因此，钢球表面微元面与传感器端面之间存在一定的倾斜角度，那么钢球表面的反射光强与理想反射平面的测量结果有所偏移，必须对此进行补偿，使得测量间隙中不受以上因素的影响，为此将建立钢球表面缺陷提取的光纤传感器模型。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺点，本发明具体公开了一种强度调制型光纤位移传感器实现钢球表面缺陷的测量补偿方法。

本发明采用的技术方案如下：

基于光纤传感的钢球表面缺陷测量系统的补偿方法,包括以下步骤：

步骤1针对单个光纤发射，多组光纤接收散射光的传感器结构，采用光功率计测量得到检测入射光功率P₀和相应的多组光纤接收的光功率P₁,P₂,...,P_n；

步骤2对步骤1得到的P₁,P₂,...,P_n利用多路高速同步数据采集板进行数据采集，得到n路光强的数字信号；对n组的光强求和，得到P＝P₁+P₂+P₃+...+P_n；

步骤3对步骤2得到的P,P₁,P₂,...,P_n进行除运算，即用多组接收光强的和与每一组的接受光强相除，得到比值P/P₁,P/P₂,...,P/P_n-1，此时获得了传感器与被测表面倾斜不同角度时的光强比值；

步骤4建立间隙随比值变化的函数：

d=a0+a1PP1+a2PP2+...+an-1PPn-1---(1)]]>