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1、(10)申请公布号 CN 102494817 A (43)申请公布日 2012.06.13 CN 102494817 A *CN102494817A* (21)申请号 201110366679.2 (22)申请日 2011.11.18 G01L 3/00(2006.01) G01L 3/14(2006.01) (71)申请人 中国船舶重工集团公司第七 0 四研 究所 地址 200031 上海市徐汇区衡山路 10 号 (72)发明人 李涛 倪昔东 吉鸿磊 陈永培 戚培芸 王跃武 (74)专利代理机构 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人 吴宝根 (54) 发明名称 一种基于光纤的旋转轴扭。
2、矩非接触动态测量 系统 (57) 摘要 本发明涉及一种基于光纤的旋转轴扭矩非接 触动态测量系统， 在被测对象上加工相距一段距 离的条文色标， 在条文色标上方加装光纤探头， 把 光纤探头牢固固定在连接组件上。当被测轴旋转 工作时， 随着轴在不同工况下的旋转， 花键旋转轴 在不同载荷下产生相对应的角变形， 角变形使得 花键旋转轴上的条文色标产生相位差， 各组光纤 所测量得到的相位差和被测花键旋转轴的被测扭 矩值成对应关系， 光纤进行相位差测量结果可以 得到准确的花键旋转轴的扭矩变化数据。对旋 转轴进行非接触式的动态在线扭矩测量， 旋转轴 上没有附属的机械零部件， 激光光纤探头的几何 尺寸能满足测试。
3、环境要求， 具有结构简单、 设计巧 妙、 稳定性好的优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种基于光纤的旋转轴扭矩非接触动态测量系统， 其特征在于， 在被测对象的旋转 轴上， 相距设定位置处加工刻出至少两排等分的数条条文色标， 在旋转轴外围套上传感器 定位套筒， 使定位套筒与条文色标保持测量距离， 正对每排条文色标并且在传感器定位套 筒内圈， 以旋转轴为中心轴均匀夹角布置至少 3 个传感器， 传感器定位套筒被螺栓连接组 。
4、件牢固固定在连接组件， 传感器信号送控制器。 2. 根据权利要求 1 所述基于光纤的旋转轴扭矩非接触动态测量系统， 其特征在于， 所 述传感器为激光光纤传感器。 权 利 要 求 书 CN 102494817 A 2 1/2 页 3 一种基于光纤的旋转轴扭矩非接触动态测量系统 技术领域 0001 本发明涉及一种测量设备， 特别涉及一种基于光纤的旋转轴扭矩非接触动态测量 系统。 背景技术 0002 目前， 旋转轴扭矩非接触测量系统主要有以下两种 ： 1， 在轴上粘贴电阻应变片的 方法来设计测量系统， 这种方法必须要在旋转轴上增加应变片系统和粘贴设备， 对于具有 不改变轴系布局和在线测量要求的被测对。
5、象， 显然是不合适的 ； 2， 在轴上附加上两对齿轮 的磁电相位差测量系统， 由于也要改变轴系的与布局和在轴上增加了较大的质量， 对于具 有不改变轴系布局和在线测量要求的被测对象， 也是不合适的。 发明内容 0003 本发明是针对现在旋转轴扭矩非接触测量存在的问题， 提出了一种基于光纤的旋 转轴扭矩非接触动态测量系统， 在基本不改变被测轴原始状态的条件下， 采用光纤传感技 术， 对旋转轴进行非接触式的动态在线扭矩测量。 0004 本发明的技术方案为 ： 一种基于光纤的旋转轴扭矩非接触动态测量系统， 在被测 对象的旋转轴上， 相距设定位置处加工刻出至少两排等分的数条条文色标， 在旋转轴外围 套上。
6、传感器定位套筒， 使定位套筒与条文色标保持测量距离， 正对每排条文色标并且在传 感器定位套筒内圈， 以旋转轴为中心轴均匀夹角布置至少 3 个传感器， 传感器定位套筒被 螺栓连接组件牢固固定在连接组件， 传感器信号送控制器。 0005 所述传感器为激光光纤传感器。 0006 本发明的有益效果在于 ： 本发明基于光纤的旋转轴扭矩非接触动态测量系统， 对 旋转轴进行非接触式的动态在线扭矩测量， 旋转轴上没有附属的机械零部件， 激光光纤探 头的几何尺寸能满足测试环境要求， 具有结构简单、 设计巧妙、 稳定性好的优点。 附图说明 0007 图 1 为本发明基于光纤的旋转轴扭矩非接触动态测量系统结构示意图。
7、。 具体实施方式 0008 如图1所示， 被测对象为花键旋转轴1， 在花键旋转轴1相距L长度的位置处， 采用 加工中心， 在其上刻出等分的 30 条两排条文色标， 在花键轴外围套上一个传感器定位套筒 3， 该套筒上相对于两排条文色标处各加装三个激光光纤探头 2， 三个光纤探头各成 120 布置， 整个花键轴 1 上的传感器定位套筒 3 被螺栓连接组件 4 牢固固定在连接组件 5 上， 从 而当花键旋转轴 1 旋转工作时， 各光纤探头 2 和条文色标保持了相对的安全距离。随着花 键旋转轴1在不同工况下的旋转， 花键旋转轴1在不同载荷下产生相对应的角变形， 角变形 使得花键旋转轴 1 上的条文色标。
8、产生相位差， 相位差的状态由各组光纤进行准确测量。各 说 明 书 CN 102494817 A 3 2/2 页 4 组光纤所测量得到的相位差和被测花键旋转轴 1 的被测扭矩值成对应关系， 即采用光纤进 行相位差测量， 结果可以得到准确的花键旋转轴 1 的扭矩变化数据。 0009 在花键旋转轴 1 上相距 L 的距离上设有 2 道 30 等分色标， 当被测主轴受主机输出 扭矩驱动后， 在被测长度 L 上产生相对角位移， 由激光光纤探头 2 检测出相对角位移量。方 案中采用二组圆周 120均匀分布各三个激光光纤探头 2， 从而降低由于被测轴的椭圆度、 同轴度、 径向跳动和几何尺寸等偏差对测量所产生的误差。 说 明 书 CN 102494817 A 4 1/1 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 102494817 A 5 。