[发明专利]用于水润滑轴承受力状态检测的光纤光栅传感装置及其监测系统

说明书

本发明公开了一种用于水润滑轴承受力状态检测的光纤光栅传感装置及其监测系统，解决了光纤光栅传感器植入成功率低、使用寿命短、成本高等问题。本发明光纤光栅传感装置包括由多根橡胶轴瓦条组成的橡胶轴瓦，至少一根橡胶轴瓦条内沿埋装有光纤光栅传感单元，所述光纤光栅传感单元包括有轴向埋装在所述橡胶轴瓦条内的毛细管、封装在毛细管中的光纤、和填装在毛细管和光纤间的填料；所述光纤上设有多个光栅。本发明监测系统包括光纤光栅传感装置、光纤光栅解调仪、上位机、数据综合分析单元和报警和输出单元。本发明易于制造、成本低、可靠性好、使用寿命长、准确性高、可同步连续对轴瓦的载荷、温度和应力进行监测。

技术领域

本发明涉及一种轴承传感器及监测系统。

背景技术

水润滑轴承主要安装在船舶艉部，浸泡在水中，利用水作为润滑剂，支承船舶主轴的旋转运行。水润滑轴承的橡胶轴瓦作为弹性体，可有效抑制转轴的旋转振动并改善轴系对中效果。

利用监测系统对橡胶轴瓦条的应力、温度、载荷等状态进行监测，分析橡胶轴承的工作特性，对增强水润滑轴承的功能，提高使用寿命，以及指导船舶维护管理，降低维修成本具有重要经济意义。

由于水润滑轴承长期浸泡在水环境中，传统的电信号传感器难以满足应用环境要求。使用光纤光感器可满足上述应用环境要求。

目前，光纤等传感技术在滚动轴承、机械滑动轴承、橡胶轮胎等装置上已有应用。但是，光纤传感技术尚未在水润滑橡胶轴承轴瓦上进行应用。

中国专利公开号CN102412036A在橡胶产品中直接复合光纤用于植入光纤传感器，但橡胶轴瓦制造时需要经过高温模压工艺过程，温度超过150℃，压力超过1.5MPa。常规光纤的外涂覆层一般为丙烯酸树脂，其工作温度一般为-65～85℃。因此，植入成功率低。此种方法必须采用涂覆聚酰亚胺涂层的耐高温特种光纤，但是，这类光纤生产工艺复杂、导致采购成本高。并且即使预先植入了这类耐高温特种光纤，由于橡胶产品高温模压成型后，具有较高的收缩率，橡胶轴瓦条中沿着轴向植入的光纤，因材料差异，收率较小。因此，橡胶轴瓦条高温模压轴向植入耐高温的特种光纤后，光纤轴向布置的长度比径向布置的长度大很多，橡胶轴瓦条基体和光纤的收缩率差异较大，致使光纤容易断裂。

中国专利公开号CN201610517U公开了在橡胶产品成型后加工穿透孔，进行光纤传感器的二次封装的方法。也有美国专利号US7512294B2公开通过二次成型技术，在聚合物平面基片上进行分层交叉敷设光纤，测量多层复合材料应力应变特性，但结构相对复杂，制造不便，不利于大规模的生产制造。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种易于制造、成本低、可靠性好、使用寿命长、准确性高、可同步连续对轴瓦的载荷、温度和应力进行监测的用于水润滑轴承受力状态检测的光纤光栅传感装置。

本发明还提供一种使用上述传感装置的水润滑轴承受力状态监测系统。

本发明用于水润滑轴承受力状态检测的光纤光栅传感装置，包括由多根橡胶轴瓦条组成的橡胶轴瓦，至少一根橡胶轴瓦条内沿轴向埋装有光纤光栅传感单元，所述光纤光栅传感单元包括有轴向埋装在所述橡胶轴瓦条内的毛细管、封装在毛细管中的光纤、和填装在毛细管和光纤间的填料；所述光纤上设有多个光栅，所述光栅为均匀光纤布拉格光栅。

所述毛细管中封装有并行的两根光纤，每根光纤上不同轴向位置分布设置多个光栅，形成光栅串，同一光纤上不同轴向位置布置的光栅的中心波长不同，不同光纤上同一轴向位置布置的光栅的中心波长也不同；光栅的中心波长对应相应的光栅周期

所述毛细管为毛细钢管、毛细铜管或者毛细塑料管；所述填料为橡胶或树脂材料。

所述毛细管的至少一端伸出或平齐于橡胶轴瓦条的端部表面。