[发明专利]基于光纤光栅长度的滑动轴承磨损量测量方法

说明书

本发明的基于光纤光栅长度的滑动轴承磨损量检测方法，包括步骤1、在光纤上刻写光栅；步骤2、制作光栅磨损传感器；步骤3、将光栅磨损传感器的磨损检测端插入轴瓦的磨损量检测孔中，并调整光栅磨损传感器的位置，使光栅磨损传感器的磨损检测端的轴向与轴瓦的径向平行，光栅磨损传感器的磨损检测端的端面与轴瓦的轴瓦磨损面处于同一平面；步骤4、在待测的滑动轴承工作前，解调出光栅磨损传感器中初始状态下光栅栅区的长度；步骤5、在待测滑动轴承工作过程中，每隔预设时间解调一次光栅磨损传感器中当前的光栅栅区长度，将当前光栅栅区长度与步骤4中长度相减得到磨损量。本发明实现磨损状态的实时检测，具有精度高的特点。

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅长度的滑动轴承磨损量测量方法。

背景技术

磨损量是摩擦学中的重要参量，对于滑动轴承来说，磨损量的测量是维持轴承正常工作基础，意义重大。但摩损量的测量存在诸多的困难，传统的磨损量测量是在物体经历某个历程之后，测量其体积、重量等物理量与磨损前的状态进行比较，将其差值作为磨损量。这也是滑动轴承目前测量磨损量的主要方法，在停机状态下，收集滑动轴承工作过程中产生的磨粒，将其质量作为判断轴承磨损程度的依据。但这是一种离线状态下的测量，同时缺乏一定的可靠性。目前还有许多其他方法测量磨损量，比如使用电磁、电流电位器和激光位移传感器，另外还有光学表面法，超声法等，利用与材料状态有联系的各种信号测量磨损程度，如力，温度及噪声等。但受限于滑动轴承工作的条件与环境，这些方法都无法做到在线的实时高精度检测。

光纤传感器能够以高分辨率测量许多物理量，同时具有体积小、重量轻、灵敏度高、抗电磁干扰等优势。光纤光栅传感器以光波长信息作为传感信号，不受光源，弯曲损耗等影响。并且光栅的栅区长度可以被精确测量，这为光纤光栅传感器测量磨损提供了可能。使光栅栅区与滑动轴承的轴瓦达到等摩擦量，即可在不干扰被测物体正常工作的情况下测量轴承的磨损量，所以相比于其他方法，利用光纤光栅作为磨损量测量的传感器不仅抗干扰能力强，精度高，而且具有实时监测等优势。

目前磨损量测量方法主要有以下几种：

参考文献1：(Zhang C,Zhang J.On-line tool wear measurement for ball-endmilling cutter based on machine vision[J].Computers in Industry,2013,64(6):708-719.)文章提出了一种利用机器视觉获取刀具磨损的在线测量算法，建立了在线刀具磨损监测模型，以评估刀具磨损程度和刀具剩余使用寿命。该算法首先采用机器视觉对刀具进行在线刀具磨损图像的采集，采集加工前和加工过程中的刀具磨损图像，比较对应的图像，判断该图像中的刀具是否出现磨损。然后给出具有像素精度的磨边点初始检测方法，对所构造的磨边检测区域内的像素列进行垂直扫描，检测磨损程度。其检测结果依赖于采集到的图像中刀具，实际中图像的采集受限于刀具等被测物体的工作环境等因素，对相机的分辨率与采样率也有较高要求，不适测量轴承的磨损量。

参考文献2：(Brunskill H,Harper P,Lewis R.The real-time measurement ofwear using ultrasonic reflectometry[J].Wear,2015,332-333:1129-1133.)超声波已被用作测量厚度变化的工具，以了解磨损的演变。文章介绍了利用超声进行磨损测量，超声波在物体传输过程中遇到端面发生反射，检测反射信号与发射信号的时间差，计算物体的厚度，以被测物体的厚度变化作为磨损量的测量值。通过对磨损面内部的加工，以增加超声波在物体中的反射点，校准测量值。但该方法受温度等外界因素影响大，需要额外增加测量其他物理量的传感器对测量结果进行校准，同时声波反射点也会破坏工件的结构，影响其正常工作。