[实用新型]一种高速转子振动状态的测量装置

说明书

本实用新型公开了一种高速转子振动状态的测量装置，包括：脉冲激光光源、时间色散模块、空间色散模块、探测和信息处理模块。该装置利用光学时域延展技术，通过色散补偿光纤和衍射光栅，分别进行频率‑时间转换和时间‑空间转换，将宽带光脉冲的波长信息映射为时域信息和空间信息；携带转子振动信息的光脉冲，被高速光电二极管探测，经过宽带宽模拟示波器采集数据，以及计算机进行图像处理和显示，可对高速转子的振动状态进行实时监测，监测频率远高于常规方法；该装置可以快速、实时和非接触监测高速运行转子的振动信息。

技术领域

本实用新型属于光学时域延展成像领域，具体涉及一种高速转子振动状态的测量装置。

背景技术

转子作为机械设备中的基本部件，在现代工业中起着重要作用。然而，在长时间的运行中，转子极有可能出现各种技术故障。实时和非接触监测转子的振动状态，对设备的故障诊断和预测具有重要意义。常规方法是利用振动传感器进行监测，但测量频率往往较低，无法获得高速转子实时的振动信息。因此，需要一种新的装置来实时监测高速转子的实时运行情况，并在早期发出警告，以避免故障风险。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种高速转子振动状态的测量装置，该装置可以快速、实时和非接触监测高速运行转子的振动信息。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高速转子振动状态的测量装置，包括：脉冲激光光源、时间色散模块、空间色散模块、探测和信息处理模块。该装置利用光学时域延展技术，通过色散补偿光纤和衍射光栅，分别进行频率-时间转换和时间-空间转换，将宽带光脉冲的波长信息映射为时域信息和空间信息；携带转子振动信息的光脉冲，被高速光电二极管探测，经过宽带宽模拟示波器采集数据，以及计算机进行图像处理和显示，可对高速转子的振动状态进行实时监测，监测频率远高于常规方法；

脉冲激光光源是一种超短锁模飞秒光纤脉冲激光器，能够发出超短飞秒光脉冲；

时间色散模块由两根大色散系数的色散补偿光纤组成，色散补偿光纤与激光器通过光纤法兰盘连接，超短光脉冲在色散补偿光纤内进行色散延展，拉伸脉冲的时域宽度；

空间色散模块由扩束系统、衍射光栅和聚焦透镜组成，扩束系统由两块透镜构成，将光脉冲的束腰半径放大3倍，衍射光栅对脉冲进行空间色散，实现脉冲波长信息与空间位置信息的一一对应，通过聚焦透镜将衍射色散分光后的脉冲聚焦到转子上；

时间色散模块和空间色散模块之间设有光环形器和光纤准直器，光环形器的作用为使正反向传输的光进行分离，激光脉冲经光纤准直器后为准直平行光出射。

进一步的，色散补偿光纤、光环形器和光纤准直器之间通过光纤耦合器连接；

进一步的，反射镜可以反射携带转子振动信息的光，使其沿原光路返回；

进一步的，探测和信息处理模块，包括彼此通过电连接的超快光电二极管、宽带宽模拟示波器和计算机，用于探测、处理和显示携带转子振动信息的光脉冲；其中光电二极管与光环形器连接。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

本实用新型采用高重复频率的超短激光脉冲，利用光学时域延展成像技术，对高速转子的振动信息进行探测、处理和显示，很大程度上提高了监测的速率，用光电二极管代替传统的CCD/CMOS探测器，可实现对高速转子振动信息的实时监测。

附图说明

图1是本实用新型的原理及结构示意图。

附图标记：1-脉冲激光器，2-色散补偿光纤，3-光环形器，4-光纤准直器，5-第一透镜，6-第二透镜，7-衍射光栅，8-第三透镜，9-转子，10-反射镜，11-光电二极管，12-模拟示波器，13-计算机