[发明专利]一种用于转轴状态在线监测的光纤传感系统

权利要求书

1.一种用于转轴状态在线监测的光纤传感系统，包括光纤传感器（10）、光纤耦合器（20）、光源（50）和光电探测器（60），其特征在于：所述光纤传感器（10）布置在转轴上开的传感器装配腔内，光纤耦合器（20）布置在转轴和轴承外部，光纤传感系统还包括通过传导光纤与光纤传感器（10）相连的转轴光传感信号耦合装置，通过传导光纤与光纤耦合器（20）相连的轴承光传感信号耦合装置；转轴运行过程中，转轴光传感信号耦合装置与轴承光传感信号耦合装置之间通过信号耦合方式实现光传感信号传输；

所述轴承光传感信号耦合装置的套数根据采样频率要求设置；

所述转轴光传感信号耦合装置安装于转轴上开的微光学系统装配腔内，包括垂直设置的准直器、全反射棱镜、水平设置的准直器和锥型光纤连接器，其中垂直设置的准直器记为准直器一（31），全反射棱镜记为全反射棱镜一（32），水平设置的准直器记为准直器二（33），锥形光纤连接器记为锥型光纤连接器一（34）；准直器一（31）的一端与全反射棱镜一（32）的水平侧面无缝连接，另一端对着轴承的内侧面；准直器二（33）的一端与全反射棱镜一（32）的垂直侧面无缝连接，另一端连接锥型光纤连接器一（34），锥型光纤连接器一（34）通过传导光纤与光纤传感器（10）相连；

所述轴承光传感信号耦合装置安装于轴承上开的微光学系统装配腔内，每套轴承光传感信号耦合装置包括垂直设置的准直器、全反射棱镜、水平设置的准直器和锥型光纤连接器，其中垂直设置的准直器记为准直器三（41），全反射棱镜记为全反射棱镜二（42），水平设置的准直器记为准直器四（43）；锥型光纤连接器记为锥型光纤连接器二（44）；准直器三（41）的一端与全反射棱镜二（42）的水平侧面无缝连接，另一端对着转轴外侧面，转轴每转动一周，准直器三（41）与准直器一（31）对准一次，实现光传感信号的信号耦合传输；准直器四（43）的一端与全反射棱镜二（42）的垂直侧面无缝连接，另一端连接锥型光纤连接器二（44），锥型光纤连接器二（44）通过传导光纤与光纤耦合器（20）相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于转轴状态在线监测的光纤传感系统，其特征在于：所述光纤传感器（10）尺寸为毫米级，转轴光传感信号耦合装置和轴承光传感信号耦合装置的准直器、全反射棱镜和锥型光纤连接器的尺寸均为微米级。

3.根据权利要求1所述的一种用于转轴状态在线监测的光纤传感系统，其特征在于：所述光纤传感器（10）与传感器装配腔内壁之间，转轴光传感信号耦合装置与转轴上开的微光学系统装配腔内壁之间，轴承光传感信号耦合装置与轴承上开的微光学系统装配腔内壁之间均涂有高温粘合剂。

4.根据权利要求1所述的一种用于转轴状态在线监测的光纤传感系统，其特征在于：所述准直器一（31）、准直器二（33）、准直器三（41）、准直器四（43）均采用光学透镜制成，用于对光传感信号的准直。

5.根据权利要求1所述的一种用于转轴状态在线监测的光纤传感系统，其特征在于：转轴光传感信号耦合装置和轴承光传感信号耦合装置的准直器、全反射棱镜和锥型光纤连接器均由石英材质制成。

6.根据权利要求1所述的一种用于转轴状态在线监测的光纤传感系统，其特征在于：所述传导光纤为多模光纤或单模光纤。

7.根据权利要求1所述的一种用于转轴状态在线监测的光纤传感系统，其特征在于：所述轴承光传感信号耦合装置有两套，分布于轴承上的对称位置上，两套轴承光传感信号耦合装置的锥型光纤连接器二（44）引出的传导光纤与光纤耦合器（20）相连；转轴工作过程中，光纤传感器（10）实时监测转轴状态，转轴每转动一周，两套轴承光传感信号耦合装置分别与转轴光传感信号耦合装置实现一次光传感信号的信号耦合传输。