[发明专利]一种基于光纤环声发射传感器的装甲车齿轮箱故障诊断方法研究

说明书

本发明提供了一种基于光纤环声发射传感器的装甲车齿轮箱故障诊断方法，包括测量和解调两部分；其中，测量部分主要通过光纤环传感器检测声发射信号，包括了光纤环声发射传感器的布置、固定与连接；解调部分由光电转换模块、放大模块、滤波模块、采集模块、共振解调等信号处理模块构成。本发明主要用于装甲车齿轮箱故障诊断，具有抗电磁干扰、稳定性好、可适应齿轮箱充满油渍的工作环境等优点。

技术领域

本发明用于声发射检测领域，特别涉及一种光纤环声发射传感器，适用于强电磁干扰、高温环境声发射领域。

背景技术

随着我国经济与科技水平提高，我国国防军事力量也在不断发展与进步，而装甲车在现代战争中作为陆地军事力量的代表，在战场中起着不可替代的作用。而齿轮箱作为装甲车行驶过程中动力传递的重要部件，其健康状况对于装甲车的正常运行尤为重要。

近年来，光纤传感技术发展迅速，光纤耐腐蚀、成本低、体积小、重量轻、防电磁干扰等优点使其可以在一些恶劣环境中使用。所以利用光纤环声发射传感器，即将单模光纤缠绕在PE材料制作的圆柱形骨架上，并且经过封装制作的传感器来测量声发射信号。

在齿轮箱的故障诊断方面，由于在高速运行状态下，传感器接收到的信号易受到电场和磁场因素的干扰，所以传统的电类传感器，如压电陶瓷传感器在对齿轮箱的运行状态进行检测时，很难采集到安全可靠的高信噪比数据，而光纤环声发射传感器抗电磁干扰，所以在进行齿轮箱故障诊断时，抗干扰性明显强于传统电类传感器，且其耐腐蚀性较强，在齿轮箱充满油渍环境中，依旧可以正常工作。

发明内容

本发明的目的在于，克服已有的技术局限，将光纤环声发射传感器引入装甲车齿轮箱故障检测领域，提供了一种基于光纤传感的齿轮箱故障声发射检测方法，该方法具有成本低廉、抗电磁干扰、抗腐蚀、可靠性高等优点，可以适应充满电磁干扰和油渍的恶劣环境，在齿轮箱高速运行时，仍可正常工作。

本发明采用的技术方案为：一种基于光纤环声发射传感器的装甲车齿轮箱故障诊断方法，首先，在齿轮箱表面找到合适的传感器粘贴位置，然后进行传感器的布置，将光纤环传感器固定在齿轮箱表面。之后将光纤环传感器的测量环与参考环接上长度相同的跳线，并分别与解调机箱的测量光路与参考光路连接，经过光电转换之后，解调机箱输出电信号，将解调机箱的输出端与前置放大器连接，对光电转换之后的电信号进行放大，然后由工控机采集放大信号，并对转换成电信号的声发射信号进行滤波去噪、共振解调处理。

本方法的光纤环传感器测量环布置在齿轮箱的侧面与顶面，用于感受不同缺陷齿轮箱发生的最大振动，但单传感器采集到的振动信号并不完备，所以在齿轮箱的侧面与顶面各固定多个传感器。

本方法针对不同位置的传感器，设置不同的固定方式，使传感器可以在较高温度、充满油渍的环境下正常工作。

本方法在进行信号处理时，首先对信号线进行数字滤波，然后结合了信号的时域特性与频域特性，对信号进行了筛选，不同位置传感器截取同样长度的数据进行后续分析。

本方法对筛选过的信号进行共振解调，从而得到齿轮箱的低频啮合频率、故障频率信息，在进行共振解调时，根据信号的频域特性，选择不同频带的带通滤波器，但是带通滤波器的带宽一致。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明将光纤环声发射传感器应用在齿轮箱故障检测上，具有成本低廉，抗电磁干扰，灵敏度和可靠性好，能够长期稳定的正常工作等优点，在进行齿轮箱缺陷检测时，相比于传统的电类传感器，可以适应电磁干扰环境。

(2)本发明针对齿轮箱不同位置的光纤环传感器选用不同固定方式，使之可以在充满油渍、较高温度下稳定测量振动信号。

(3)本发明将共振解调技术应用于光纤环声发射检测技术，可以将齿轮箱啮合频率与故障频率较好地解调出来。

附图说明