CN107490430B - 一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法 - Google Patents

一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法，监测装置包括设在采煤机摇臂(12)上的激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、光隔离器(3)、第二光纤耦合器(4)、第三光纤耦合器(5)、光纤准直器(6)、第一光电探测器(7)、第二光电探测器(8)、第一信号处理模块(9)和第二信号处理模块(10)及设在采煤机滚筒(13)上的反射涂层(14)，通过测量原始光与反射光的相位差实现对采煤机滚筒(13)轴向振动的监测，通过测量原始光与反射光的强度差实现对采煤机滚筒(13)径向振动的监测。本发明能够在不停机、不解体前提下，实现对采煤机滚筒径向、轴向振动的直接非接触同步实时监测，且抗干扰能力强、监测灵敏度高。

Description

一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种采煤机健康状态检测装置及监测方法，具体是一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法，属于煤矿井下综采装备健康状态监测技术领域。
背景技术
我国具有丰富的煤炭资源，煤炭也是我国的主要消费能源和原料，在当前及未来一段时期内将一直占据主体能源地位，因此，煤矿行业能否健康稳定发展将直接影响我国各行各业的进一步提升与发展。
采煤机作为煤矿井下重要的采掘装备之一，其健康状态直接关系到煤矿的高效、安全开采。由于采煤机常年工作在粉尘浓度高、冲击载荷大、高温高压以及潮湿的环境中，其稳定性和可靠性会受到恶劣环境的影响，一旦出现故障将会导致整个综采工作面的停产，造成严重的经济损失。因此，必须对采煤机的健康状态进行实时监测。
滚筒是采煤机上直接进行割煤、落煤和装煤的机构，保证滚筒正常、安全、平稳运行对保障煤炭开采效率至关重要。滚筒作为一种典型的旋转机械，容易发生轴向对位不准和结构断裂等故障，而且80％的故障都能通过振动异常反映出来，故滚筒的振动信号包含丰富的状态信息，所以需要以不用停机和解体为前提，对采煤机滚筒的振动信号进行实时监测，通过分析振动信号对采煤机滚筒劣化程度和故障性质作出判断。
在目前的实际应用中，采煤机滚筒的振动监测多采用间接方法，即：将传感器及监测系统安装于采煤机滚筒附近、与其直接相关联的机械结构及动力装置上(比如摇臂)，并且通常采用电学类振动传感器及监测系统。研究发现，这些间接监测方法在实际应用中很难实现采煤机滚筒的径向及轴向振动的同步监测，并且容易受到综采工作面的强电磁场的干扰，监测灵敏度较低，不能直接准确地反映采煤机滚筒的健康状态。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法，能够在不停机、不解体前提下，实现对采煤机滚筒径向、轴向振动的直接非接触同步实时监测。本装置及方法抗干扰能力强、监测灵敏度及精度高、易于操作。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：包括激光器、第一光纤耦合器、光隔离器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤准直器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一信号处理模块和第二信号处理模块；所述的第一光纤耦合器的端口二零与激光器的输出端连接、端口二一与光隔离器的端口三一连接、端口二二与第二光纤耦合器的端口四二连接，端口二一、端口二二在第一光纤耦合器的同侧并与端口二零相对；所述的光隔离器的端口三二与第三光纤耦合器的端口五二连接；所述的第二光纤耦合器的端口四零与第一光电探测器的输入端连接、端口四一与第三光纤耦合器的端口五一连接，端口四一、端口四二在第二光纤耦合器的同侧并与端口四零相对；所述的第三光纤耦合器的端口五零与第二光电探测器的输入端连接、端口五四与光纤准直器连接，端口五零、端口五一、端口五二在第三光纤耦合器同侧并与端口五四相对；所述的第一光电探测器的输出端与第一信号处理模块的输入端连接，所述的第二光电探测器的输出端与第二信号处理模块的输入端连接；在采煤机滚筒垂直于旋转轴的端面上设有与光纤准直器射出的平行光相垂直的反射涂层，反射涂层沿着采煤机滚筒径向方向的宽度与光纤准直器射出的平行光束的直径相同；所述的激光器、第一光纤耦合器、光隔离器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤准直器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一信号处理模块和第二信号处理模块均设在采煤机摇臂上；
进一步的，所述的激光器、第一光纤耦合器、光隔离器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一信号处理模块和第二信号处理模块集成在本安型防爆箱中，本安型防爆箱安装在采煤机摇臂上；
进一步的，所述的反射涂层为与采煤机滚筒端面同心的连续的环形；
进一步的，所述的第一光纤耦合器和第二光纤耦合器均为1×2光纤耦合器，所述的第三光纤耦合器为1×3光纤耦合器。
一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测方法，包括如下步骤：
1)启动采煤机，使采煤机滚筒在综采工作面内正常作业，激光器开始输出光；激光器的输出光从端口二零进入到第一光纤耦合器并被其均分成两束，其中：
从端口二一输出的一束光从端口三一进入光隔离器并从端口三二输出，然后从端口五二进入第三光纤耦合器并从端口五四输出，最后进入光纤准直器后形成垂直照射采煤机滚筒上反射涂层的平行光束，平行光束经反射涂层反射后重新耦合进光纤准直器；
从端口二二输出的另一束光从端口四二进入到第二光纤耦合器；
2)经反射涂层反射后重新耦合进光纤准直器的光从端口五四进入第三光纤耦合器并被其均分成三束，其中：
从端口五一输出的一束光从端口四一进入第二光纤耦合器，然后与从端口四二进入到第二光纤耦合器内的一束光发生干涉，干涉光从端口四零输入到第一光电探测器；
从端口五零输出的一束光直接输入第二光电探测器；
从端口五二输出的一束光被光隔离器隔离；
3)第一光电探测器将光信号转变为电信号后输入到第一信号处理模块中，第二光电探测器将光信号转变为电信号后输入到第二信号处理模块中；
4)第一信号处理模块对接收到的信号进行处理：采煤机滚筒轴向振动会导致从端口四一进入到第二光纤耦合器内的光信号相位发生改变，与从端口四二进入到第二光纤耦合器内的光信号产生相位差，第一信号处理模块对接收到的第一光电探测器传输来的包含相位差信息的电信号进行解调处理，即可得到采煤机滚筒的轴向振动信息，即实现对采煤机滚筒轴向振动的监测；
第二信号处理模块对接收到的信号进行处理：采煤机滚筒的径向振动会使反射涂层与光纤准直器射出光线的相对位置发生变化，故经端口五四进入到第三光纤耦合器内的光强度相比原始的光强度会发生变化，第二信号处理模块对接收到的第二光电探测器传输来的包含光强度信息的电信号进行解调处理，即可得到采煤机滚筒的径向振动信息，即实现对采煤机滚筒径向振动的监测。
与现有技术相比，本发明的优点有：
(1)本发明在采煤机摇臂上设置激光器、第一光纤耦合器、光隔离器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、光纤准直器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一信号处理模块和第二信号处理模块，在采煤机滚筒上设置反射涂层，通过测量原始光和反射光之间的相位差，实现了对采煤机滚筒轴向振动的直接非接触同步实时监测；通过测量原始光和反射光之间的强度差，实现了对采煤机滚筒径向振动的直接非接触同步实时监测。
(2)本发明无需停机及解体，即可对采煤机滚筒轴向及径向振动进行监测，实现了对采煤机健康状态的同步实时监测及评估，保证了煤矿开采的正常进行，具有很好的工业实用性。
(3)本发明的监测元件基本上为光学元器件，避免了综采工作面内强电磁场的干扰，提高了监测灵敏度及精度，且易于操作。
(4)本发明不仅适用于对采煤机滚筒的轴向及径向振动的同步实时监测，也适用于其他旋转机械的振动监测，可扩展性强。
附图说明
图1是本发明的光路结构原理示意图；
图中：1、激光器，2、第一光纤耦合器，2-0、端口二零，2-1、端口二一，2-2、端口二二，3、光隔离器，3-1、端口三一，3-2、端口三二，4、第二光纤耦合器，4-0、端口四零，4-1、端口四一，4-2、端口四二，5、第三光纤耦合器，5-0、端口五零，5-1、端口五一，5-2、端口五二，5-4、端口五四，6、光纤准直器，7、第一光电探测器，8、第二光电探测器，9、第一信号处理模块，10、第二信号处理模块，11、本安型防爆箱，12、采煤机摇臂，13、采煤机滚筒，14、反射涂层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步地描述。
如图1所示，一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置，包括激光器1、第一光纤耦合器2、光隔离器3、第二光纤耦合器4、第三光纤耦合器5、光纤准直器6、第一光电探测器7、第二光电探测器8、第一信号处理模块9和第二信号处理模块10；所述的第一光纤耦合器2的端口二零2-0与激光器1的输出端连接、端口二一2-1与光隔离器3的端口三一3-1连接、端口二二2-2与第二光纤耦合器4的端口四二4-2连接，端口二一2-1、端口二二2-2在第一光纤耦合器2的同侧并与端口二零2-0相对；所述的光隔离器3的端口三二3-2与第三光纤耦合器5的端口五二5-2连接，光线在光隔离器3内只能由端口三一3-1至端口三二3-2单向通过；所述的第二光纤耦合器4的端口四零4-0与第一光电探测器7的输入端连接、端口四一4-1与第三光纤耦合器5的端口五一5-1连接，端口四一4-1、端口四二4-2在第二光纤耦合器4的同侧并与端口四零4-0相对；所述的第三光纤耦合器5的端口五零5-0与第二光电探测器8的输入端连接、端口五四5-4与光纤准直器6连接，端口五零5-0、端口五一5-1、端口五二5-2在第三光纤耦合器5同侧并与端口五四5-4相对；所述的第一光电探测器7的输出端与第一信号处理模块9的输入端连接，所述的第二光电探测器8的输出端与第二信号处理模块10的输入端连接；在采煤机滚筒13垂直于旋转轴的端面上设有与光纤准直器6射出的平行光相垂直的反射涂层14，反射涂层14沿着采煤机滚筒13径向方向的宽度与光纤准直器6射出的平行光束的直径相同；所述的激光器1、第一光纤耦合器2、光隔离器3、第二光纤耦合器4、第三光纤耦合器5、光纤准直器6、第一光电探测器7、第二光电探测器8、第一信号处理模块9和第二信号处理模块10均设在采煤机摇臂12上。
所述的激光器1、第一光纤耦合器2、光隔离器3、第二光纤耦合器4、第三光纤耦合器5、第一光电探测器7、第二光电探测器8、第一信号处理模块9和第二信号处理模块10集成在本安型防爆箱11中，本安型防爆箱11安装在采煤机摇臂12上。用本安型防爆箱11对装置中的元件进行集成，既能避免井下恶劣环境造成的危险，又便于对各元件进行布置、维修及安装。
所述的第一光纤耦合器2和第二光纤耦合器4均为1×2光纤耦合器，所述的第三光纤耦合器5为1×3光纤耦合器。光纤耦合器的端口数和实际需要数量一致，避免了闲置端口对测量结果产生影响。
所述的反射涂层14为与采煤机滚筒13端面同心的连续的环形；反射涂层14为连续的环形，保证了测量数据的实时连续性，进而保证了测量结果的准确性。
一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测方法，步骤如下：
1)启动采煤机，使采煤机滚筒13在综采工作面内正常作业，激光器1开始输出光；激光器1的输出光从端口二零2-0进入到第一光纤耦合器2并被其均分成两束，其中：
从端口二一2-1输出的一束光从端口三一3-1进入光隔离器3并从端口三二3-2输出，然后从端口五二5-2进入第三光纤耦合器5并从端口五四5-4输出，最后进入光纤准直器6后形成垂直照射采煤机滚筒13上反射涂层14的平行光束，平行光束经反射涂层14反射后重新耦合进光纤准直器6；
从端口二二2-2输出的另一束光从端口四二4-2进入到第二光纤耦合器4；
2)经反射涂层14反射后重新耦合进光纤准直器6的光从端口五四5-4进入第三光纤耦合器5并被其均分成三束，其中：
从端口五一5-1输出的一束光从端口四一4-1进入第二光纤耦合器4，然后与从端口四二4-2进入到第二光纤耦合器4内的一束光发生干涉，干涉光从端口四零4-0输入到第一光电探测器7；
从端口五零5-0输出的一束光直接输入第二光电探测器8；
从端口五二5-2输出的一束光被光隔离器3隔离；
3)第一光电探测器7将光信号转变为电信号后输入到第一信号处理模块9中，第二光电探测器8将光信号转变为电信号后输入到第二信号处理模块10中；
4)第一信号处理模块9对接收到的信号进行处理：采煤机滚筒13轴向振动会导致从端口四一4-1进入到第二光纤耦合器4内的光信号相位发生改变，与从端口四二4-2进入到第二光纤耦合器4内的光信号产生相位差，第一信号处理模块9对接收到的第一光电探测器7传输来的包含相位差信息的电信号进行解调处理，即可得到采煤机滚筒13的轴向振动信息，即实现对采煤机滚筒13轴向振动的监测；
在第二光纤耦合器4内发生干涉的两束光的相位差与采煤机滚筒13的轴向振动位移ΔS1之间的映射关系可以通过标定及最小二乘法数据拟合获取，即：在实验室内模拟采煤机工作状态测得一系列相位差与轴向振动位移ΔS1相对应的数据并绘制曲线，用最小二乘法等数据拟合方法在所绘制的测量曲线上拟合出比例系数，在采煤机实际工作时，即可根据测得的相位差得到轴向振动位移ΔS1；
第二信号处理模块10对接收到的信号进行处理：采煤机滚筒13的径向振动会使反射涂层14与光纤准直器6射出光线的相对位置发生变化，故经端口五四5-4进入到第三光纤耦合器5内的光强度相比原始的光强度会发生变化，第二信号处理模块10对接收到的第二光电探测器8传输来的包含光强度信息的电信号进行解调处理，即可得到采煤机滚筒13的径向振动信息，即实现对采煤机滚筒13径向振动的监测；
经反射涂层14反射后耦合进光纤准直器6内的光强变化ΔP与采煤机滚筒13的径向振动位移ΔS2之间的映射关系ΔP＝g(|ΔS2|)可以通过标定及最小二乘法数据拟合获取，即：在实验室内模拟采煤机工作状态测得一系列光强变化ΔP与径向振动位移ΔS2相对应的数据并绘制曲线，用最小二乘法等数据拟合方法在所绘制的测量曲线上拟合出比例系数，在采煤机实际工作时，即可根据测得的光强变化ΔP得到径向振动位移ΔS2。

Claims (5)

1.一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置，其特征在于：包括激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、光隔离器(3)、第二光纤耦合器(4)、第三光纤耦合器(5)、光纤准直器(6)、第一光电探测器(7)、第二光电探测器(8)、第一信号处理模块(9)和第二信号处理模块(10)；所述的第一光纤耦合器(2)的端口二零(2-0)与激光器(1)的输出端连接、端口二一(2-1)与光隔离器(3)的端口三一(3-1)连接、端口二二(2-2)与第二光纤耦合器(4)的端口四二(4-2)连接，端口二一(2-1)、端口二二(2-2)在第一光纤耦合器(2)的同侧并与端口二零(2-0)相对；所述的光隔离器(3)的端口三二(3-2)与第三光纤耦合器(5)的端口五二(5-2)连接；所述的第二光纤耦合器(4)的端口四零(4-0)与第一光电探测器(7)的输入端连接、端口四一(4-1)与第三光纤耦合器(5)的端口五一(5-1)连接，端口四一(4-1)、端口四二(4-2)在第二光纤耦合器(4)的同侧并与端口四零(4-0)相对；所述的第三光纤耦合器(5)的端口五零(5-0)与第二光电探测器(8)的输入端连接、端口五四(5-4)与光纤准直器(6)连接，端口五零(5-0)、端口五一(5-1)、端口五二(5-2)在第三光纤耦合器(5)同侧并与端口五四(5-4)相对；所述的第一光电探测器(7)的输出端与第一信号处理模块(9)的输入端连接，所述的第二光电探测器(8)的输出端与第二信号处理模块(10)的输入端连接；在采煤机滚筒(13)垂直于旋转轴的端面上设有与光纤准直器(6)射出的平行光相垂直的反射涂层(14)，反射涂层(14)沿着采煤机滚筒(13)径向方向的宽度与光纤准直器(6)射出的平行光束的直径相同；所述的激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、光隔离器(3)、第二光纤耦合器(4)、第三光纤耦合器(5)、光纤准直器(6)、第一光电探测器(7)、第二光电探测器(8)、第一信号处理模块(9)和第二信号处理模块(10)均设在采煤机摇臂(12)上。
2.根据权利要求1所述的一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置，其特征是：所述的激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、光隔离器(3)、第二光纤耦合器(4)、第三光纤耦合器(5)、第一光电探测器(7)、第二光电探测器(8)、第一信号处理模块(9)和第二信号处理模块(10)集成在本安型防爆箱(11)中，本安型防爆箱(11)安装在采煤机摇臂(12)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置，其特征是：所述的反射涂层(14)为与采煤机滚筒(13)端面同心的连续的环形。
4.根据权利要求3所述的一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置，其特征是：所述的第一光纤耦合器(2)和第二光纤耦合器(4)均为1×2光纤耦合器，所述的第三光纤耦合器(5)为1×3光纤耦合器。
5.一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)启动采煤机，使采煤机滚筒(13)在综采工作面内正常作业，激光器(1)开始输出光；激光器(1)的输出光从端口二零(2-0)进入到第一光纤耦合器(2)并被其均分成两束，其中：
从端口二一(2-1)输出的一束光从端口三一(3-1)进入光隔离器(3)并从端口三二(3-2)输出，然后从端口五二(5-2)进入第三光纤耦合器(5)并从端口五四(5-4)输出，最后进入光纤准直器(6)后形成垂直照射采煤机滚筒(13)上反射涂层(14)的平行光束，平行光束经反射涂层(14)反射后重新耦合进光纤准直器(6)；
从端口二二(2-2)输出的另一束光从端口四二(4-2)进入到第二光纤耦合器(4)；
2)经反射涂层(14)反射后重新耦合进光纤准直器(6)的光从端口五四(5-4)进入第三光纤耦合器(5)并被其均分成三束，其中：
从端口五一(5-1)输出的一束光从端口四一(4-1)进入第二光纤耦合器(4)，然后与从端口四二(4-2)进入到第二光纤耦合器(4)内的一束光发生干涉，干涉光从端口四零(4-0)输入到第一光电探测器(7)；
从端口五零(5-0)输出的一束光直接输入第二光电探测器(8)；
从端口五二(5-2)输出的一束光被光隔离器(3)隔离；
3)第一光电探测器(7)将光信号转变为电信号后输入到第一信号处理模块(9)中，第二光电探测器(8)将光信号转变为电信号后输入到第二信号处理模块(10)中；
4)第一信号处理模块(9)对接收到的信号进行处理：采煤机滚筒(13)轴向振动会导致从端口四一(4-1)进入到第二光纤耦合器(4)内的光信号相位发生改变，与从端口四二(4-2)进入到第二光纤耦合器(4)内的光信号产生相位差，第一信号处理模块(9)对接收到的第一光电探测器(7)传输来的包含相位差信息的电信号进行解调处理，即可得到采煤机滚筒(13)的轴向振动信息，即实现对采煤机滚筒(13)轴向振动的监测；
在第二光纤耦合器4内发生干涉的两束光的相位差与采煤机滚筒13的轴向振动位移ΔS1之间的映射关系通过标定及最小二乘法数据拟合获取，即：在实验室内模拟采煤机工作状态测得一系列相位差与轴向振动位移ΔS1相对应的数据并绘制曲线，用最小二乘法等数据拟合方法在所绘制的测量曲线上拟合出比例系数，在采煤机实际工作时，即可根据测得的相位差得到轴向振动位移ΔS1；
第二信号处理模块(10)对接收到的信号进行处理：采煤机滚筒(13)的径向振动会使反射涂层(14)与光纤准直器(6)射出光线的相对位置发生变化，故经端口五四(5-4)进入到第三光纤耦合器(5)内的光强度相比原始的光强度会发生变化，第二信号处理模块(10)对接收到的第二光电探测器(8)传输来的包含光强度信息的电信号进行解调处理，即可得到采煤机滚筒(13)的径向振动信息，即实现对采煤机滚筒(13)径向振动的监测；
经反射涂层14反射后耦合进光纤准直器6内的光强变化ΔP与采煤机滚筒13的径向振动位移ΔS2之间的映射关系ΔP＝g(|ΔS2|)通过标定及最小二乘法数据拟合获取，即：在实验室内模拟采煤机工作状态测得一系列光强变化ΔP与径向振动位移ΔS2相对应的数据并绘制曲线，用最小二乘法等数据拟合方法在所绘制的测量曲线上拟合出比例系数，在采煤机实际工作时，即可根据测得的光强变化ΔP得到径向振动位移ΔS2。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107490430B (zh) 2017-08-30 2019-08-02 中国矿业大学 一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法
CN111189532B (zh) * 2020-01-09 2020-12-22 中国矿业大学 一种采煤机滚筒振动光纤监测装置及监测方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8524742D0 (en) * 1985-10-08 1985-11-13 Iravani M V Fibre optic scanning systems
JPS61246602A (ja) * 1985-04-24 1986-11-01 Hitachi Cable Ltd 偏波面保存光フアイバ干渉計
US4979798A (en) * 1989-10-18 1990-12-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pressure sensitive optical fiber having optimized coatings
JPH05264215A (ja) * 1992-01-22 1993-10-12 Hewlett Packard Co <Hp> 光学干渉計
US5268741A (en) * 1992-01-31 1993-12-07 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for calibrating a polarization independent optical coherence domain reflectometer
CN1245284A (zh) * 1999-08-20 2000-02-23 清华大学 光纤偏振光干涉位移和振动测量仪
CN2625862Y (zh) * 2003-03-24 2004-07-14 复旦大学 全光纤振动测量装置
WO2009106358A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Optopol Technology S.A. Method and apparatus for spectral optical coherence tomography
CN102519573A (zh) * 2011-12-16 2012-06-27 电子科技大学 一种远距离非接触振动测量装置
CN102564564A (zh) * 2012-03-09 2012-07-11 大连理工大学 一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统
TW201250224A (en) * 2011-05-06 2012-12-16 Harris Corp Interferometric material sensing apparatus including adjustable reference arm and associated methods
CN203241143U (zh) * 2013-05-14 2013-10-16 西安邮电大学 一种基于激光多普勒效应的电机振动在线监测装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100561144C (zh) 2006-06-15 2009-11-18 华中科技大学 分布式光纤振动传感方法及装置
CN101008583A (zh) 2006-12-31 2007-08-01 北京航空航天大学 基于双向马赫－泽德干涉仪的扰动信号检测系统
US20090323074A1 (en) 2008-06-30 2009-12-31 Leonid Klebanov Fiber-based laser interferometer for measuring and monitoring vibrational characterstics of scattering surface
CN105005081B (zh) * 2015-08-11 2016-08-24 西安科技大学 煤机采动激励下综采面近场煤岩动态层析成像系统及方法
CN106225906B (zh) * 2016-04-11 2019-01-11 中国矿业大学 一种基于光纤传感的采煤机滚筒振动监测装置及方法
CN107490430B (zh) * 2017-08-30 2019-08-02 中国矿业大学 一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置及方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61246602A (ja) * 1985-04-24 1986-11-01 Hitachi Cable Ltd 偏波面保存光フアイバ干渉計
GB8524742D0 (en) * 1985-10-08 1985-11-13 Iravani M V Fibre optic scanning systems
US4979798A (en) * 1989-10-18 1990-12-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pressure sensitive optical fiber having optimized coatings
JPH05264215A (ja) * 1992-01-22 1993-10-12 Hewlett Packard Co <Hp> 光学干渉計
US5268741A (en) * 1992-01-31 1993-12-07 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for calibrating a polarization independent optical coherence domain reflectometer
CN1245284A (zh) * 1999-08-20 2000-02-23 清华大学 光纤偏振光干涉位移和振动测量仪
CN2625862Y (zh) * 2003-03-24 2004-07-14 复旦大学 全光纤振动测量装置
WO2009106358A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Optopol Technology S.A. Method and apparatus for spectral optical coherence tomography
TW201250224A (en) * 2011-05-06 2012-12-16 Harris Corp Interferometric material sensing apparatus including adjustable reference arm and associated methods
CN102519573A (zh) * 2011-12-16 2012-06-27 电子科技大学 一种远距离非接触振动测量装置
CN102564564A (zh) * 2012-03-09 2012-07-11 大连理工大学 一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统
CN203241143U (zh) * 2013-05-14 2013-10-16 西安邮电大学 一种基于激光多普勒效应的电机振动在线监测装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Optical fiber current sensor research:review and outlook";王瑞林 等;《Optical and Quantum Electronics》;20161231;第48卷(第9期);全文 *
"Vibration sensor for the health monitoring of the large rotating machinery:review and outlook";徐少毅 等;《Sensor review》;20171231;全文 *

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