CN108507626A - 一种基于量子点的轴承运动组件温度-速度同步监测方法 - Google Patents

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    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Abstract

一种基于量子点的轴承运动组件温度‑速度同步监测方法，着眼于高DN值条件下滚动轴承内部运动组件实时运行状态监测技术，基于量子点薄膜传感器的光热特性，通过监测平台的设计与搭建，同步实现高DN值下滚动轴承内圈、保持架温升历程、转速波动、打滑率等多指标全面监测，实现温升与转速“单传感器多指标”监测。具备非接触监测及高同步监测等特性。为滚动轴承热状态/运行特性监测提供原创性思路与方法，同时为重大设备旋转组件的温度与健康监测提供必要技术借鉴。

Description

一种基于量子点的轴承运动组件温度-速度同步监测方法
技术领域
本发明涉及机械工程旋转设备非接触运行工况监测技术领域，特别涉及一种基于量子点的轴承运动组件温度-速度同步监测方法。
背景技术
滚动轴承是航空航天、机器人、精密机床等重大装备的核心支承单元，是决定旋转部件服役性能与回转精度的核心单元，被誉为回转支撑系统的“心脏”。开展滚动轴承的状态监测，及时了解轴承的工作状态，对其恶劣工况做出预警、对即将发生的运行故障做出快速反应，对保障重大装备运行安全具有极其重要的意义。随着智能制造与智能工厂的全面升级，对滚动轴承内圈、保持架等内部旋转组件的智能监测需求日益提升。特别是随着转速的不断提升，对于航空航天等领域滚动轴承保持架温升、打滑率等运行特性的在线监测，对于分析保持架摩擦生热、优化保持架结构、提升轴承转速具有积极意义。
由于结构限制，关于轴承旋转组件的非接触温度测试技术研究较少。传统红外测温技术虽然可以用于轴承温度非接触温度监测，但随着轴承转速增大，红外测试的准确度受到很大的影响。另外，红外测试要求滚动轴承处于开放的环境，针对轴承实际服役的密闭空间难以开展温度监测。随着无线传感器的不断小型化，将无线传感器用于轴承服役条件下的运行状态监测成为可能。然而，由于微型传感器一般需要以嵌入式方式安装在滚动轴承内圈/保持架上，对轴承结构造成一定的破坏，同时，传感器测试数据需要通过线圈等附件进行数据传输，导致其在测试精度、轴承尺寸、运转速度上受到较大的应用限制。在滚动轴承旋转组件速度监测方面，尤其是保持架运行转速与打滑率监测方面，基本都是通过对滚动体进行磁化或在保持架上加装放射源的方法来产生脉冲信号，用电磁感应探头和放射性探头对准保持架来接收脉冲信号从而实现对其转速的监测。这些方法在不同程度上改变了保持架或者轴承结构，工程应用受到限制。在航空航天等领域中，滚动轴承高速运行过程中保持架与滚动体随机碰撞，导致保持架运行转速与打滑率变化，由此造成保持架生热特性的改变。因此，针对高速轴承保持架运行监测，有必要同时开展温度与转速特性的监测，从而实现其运行特性的准确分析。而现有对保持架运行监测的方法中，尚没有发现对保持架温度、转速等多运行指标同步监测的技术研究。
发明内容
为了实现轴承运动组件温度-速度的同步监测，本发明的目的在于提供一种基于量子点的轴承运动组件温度-速度同步监测方法，基于量子点荧光特性，在满足精度和灵敏度的要求下，实现滚动轴承旋转组件温度-速度同步运行监测。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于量子点的轴承运动组件温度-速度同步监测方法，包括以下步骤：
(1)同步监测平台的搭建：在轴承待测试运动组件(旋转内圈或保持架)端面上粘贴量子点薄膜传感器1，用激光器2作为激发光源，通过入射光纤3将激发光照射在待测组件端面上，量子点薄膜传感器1受激发产生的荧光经输出光纤4分为两路，一路输送到光谱仪5进行分析后将光谱信息传送到计算机6，另一路经光电转换器7转换后传送到插装数采卡8的计算机6中。
(2)温度速度的同步监测：对于实验台或真实服役状态下的轴承，启动步骤(1)搭建的测试系统，将计算机6获取的光谱信息中的峰值波长与量子点薄膜传感器峰值波长-温度标定曲线作对比，得到滚动轴承测试组件的实时温度数据，将计算机6获取的电流脉冲周期间隔时间进行转换，便可得到实时的轴承测试组件旋转速度，实现温度速度的同步监测。
所述的量子点薄膜传感器1选用水相制备的CdTe量子点溶液或CdSe/ZnS核壳量子点溶液，基于层层组装的原理制备而成。在保证其具有较宽的激发光谱及稳定的温度-峰值波长一致性的前提下，量子点薄膜传感器的种类选择及制作方法不特别指定。
本发明的优点：基于量子点薄膜传感器光热特性，同时解决了轴承旋转运动组件非接触测量中温度及速度两大监测难题，在不接触、不做嵌入式轴承组件改装的基础上，实现了轴承运动组件温度及速度监测，尤其对高速轴承温度及速度的监测具有良好的适用性。并且，因温度与速度监测均采用同一量子点薄膜传感器，故实时监测数据具有很强的同步性，为服役状态下的滚动轴承保持架的运行工况精确监测提供了有力保障。
附图说明
图1是本发明方法的系统结构示意图。
图2是本方法中温度和速度的获取原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种基于量子点的轴承运动组件温度-速度同步监测方法，包括以下步骤：
(1)同步监测平台的搭建：参照图1，若轴承待测试运动组件为旋转内圈，则将量子点薄膜传感器1粘贴于内圈端面A处。若轴承待测试组件为保持架，则将量子点薄膜传感器1粘贴于保持架端面B处。图1以内圈测试为例进行说明，保持架测试平台采用同样的搭建方法。用激光器2作为激发光源，入射光纤3一端与激光器2相连，另一端通过探头将激发光照射在轴承内圈端面上。当轴承工作旋转时，附着在内圈端面的量子点薄膜传感器将周期性的受激发而产生荧光，发出的荧光经输出光纤4分为两路，一路输送到光谱仪5进行光谱分析后将光谱信息传送到计算机6，另一路经光电转换器7转换后将电流/电压脉冲信号传送到插装数采卡8的计算机6中。
(2)温度速度的同步监测：参照图2，对于实验或服役状态下的轴承，启动步骤(1)搭建的测试系统，将计算机6获取的不同时刻的光谱信息(图2左上所示)中的峰值波长λ与量子点薄膜传感器峰值波长-温度标定曲线(图2右上所示，在测试前通过对量子点薄膜传感器进行标定获得)作对比，便可得到滚动轴承测试组件的实时温度数据。计算机6获取的电流/电压脉冲信号(图2左下所示)中，每两个相邻脉冲间的时间间隔t2-t1即为内圈当前运行一圈所用时间。图2右下所示，每个脉冲自身宽度τ代表量子点薄膜传感器从进入激发光斑受激发开始发射荧光(A处)运行到转出激发光斑停止发射荧光(B处)的运行时间。则内圈当前运行一周的平均速度(60/(t2-t1))r/min，经过激发光斑时的瞬时速度为(60/ητ)r/min，其中η表示从A到B处的运行路径占运行一圈的1/η。进一步，通过搭建滚动轴承内圈及保持架同步监测平台，同时获取内圈与保持架实时速度数据，通过保持架打滑率计算公式S＝(v1-v2)/v1×100％，获取保持架打滑率S该实时动态性能衡量指标。其中v1为保持架理论转速，当外圈静止时，其值为内圈速度测试数据的1/2，v2为保持架实际转速，其值即为测试获取的保持架实时速度值。
所述的量子点薄膜传感器1可选用水相制备的CdTe量子点溶液或CdSe/ZnS核壳量子点溶液等，基于层层组装的原理制备而成。在保证其具有较宽的激发光谱及稳定的温度-峰值波长一致性的前提下，量子点薄膜传感器的种类选择及制作方法不特别指定。

Claims (2)

1.一种基于量子点的轴承运动组件温度-速度同步监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)同步监测平台的搭建：在轴承待测试运动组件端面上粘贴量子点薄膜传感器1，用激光器2作为激发光源，通过入射光纤3将激发光照射在待测组件端面上，量子点薄膜传感器1受激发产生的荧光经输出光纤4分为两路，一路输送到光谱仪5进行分析后将光谱信息传送到计算机6，另一路经光电转换器7转换后传送到插装数采卡8的计算机6中。
(2)温度速度的同步监测：对于实验台或真实服役状态下的轴承，启动步骤(1)搭建的测试系统，将计算机6获取的光谱信息中的峰值波长与量子点薄膜传感器峰值波长-温度标定曲线作对比，得到滚动轴承测试组件的实时温度数据，将计算机6获取的电流脉冲周期间隔时间进行转换，便可得到实时的轴承测试组件旋转速度，实现温度速度的同步监测。
2.根据权利要求1所述的一一种基于量子点的轴承运动组件温度-速度同步监测方法，其特征在于，所述的量子点薄膜传感器1选用水相制备的CdTe量子点溶液或CdSe/ZnS核壳量子点溶液，基于层层组装的原理制备而成。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109387546A (zh) * 2018-11-01 2019-02-26 西安交通大学 一种基于量子点气敏传感器的轴承润滑脂失效监测方法
CN111024397A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 北京航空航天大学 基于振动信息解调分析的滚动轴承打滑率评估方法
CN113686481A (zh) * 2021-08-30 2021-11-23 西安交通大学 一种利用量子点测量流体动力接触区压力的方法
CN114738389A (zh) * 2022-03-29 2022-07-12 南京航空航天大学 一种面向打滑诊断的智能轴承系统及打滑诊断预测方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101158645A (zh) * 2007-11-16 2008-04-09 北京工业大学 基于输入输出光纤的旋转式多通道激发荧光装置和方法
CN202599966U (zh) * 2012-05-08 2012-12-12 北京东方计量测试研究所 旋转物体转速远距离激光测量装置
CN103439027A (zh) * 2013-08-08 2013-12-11 西安交通大学 一种基于量子点薄膜光致发光的高速轴承测温方法
CN204028104U (zh) * 2014-05-14 2014-12-17 中国计量学院 一种自行车测速警报装置
CN104714046A (zh) * 2015-03-06 2015-06-17 周家军 使用时钟脉冲计数器的速度测量方法及装置
CN106769039A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 西安交通大学 一种适用于滚动轴承旋转部件监测的安装组件
CN107525604A (zh) * 2017-08-21 2017-12-29 西安交通大学 不同波长量子点传感器的滚动轴承多点热状态监测方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101158645A (zh) * 2007-11-16 2008-04-09 北京工业大学 基于输入输出光纤的旋转式多通道激发荧光装置和方法
CN202599966U (zh) * 2012-05-08 2012-12-12 北京东方计量测试研究所 旋转物体转速远距离激光测量装置
CN103439027A (zh) * 2013-08-08 2013-12-11 西安交通大学 一种基于量子点薄膜光致发光的高速轴承测温方法
CN204028104U (zh) * 2014-05-14 2014-12-17 中国计量学院 一种自行车测速警报装置
CN104714046A (zh) * 2015-03-06 2015-06-17 周家军 使用时钟脉冲计数器的速度测量方法及装置
CN106769039A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 西安交通大学 一种适用于滚动轴承旋转部件监测的安装组件
CN107525604A (zh) * 2017-08-21 2017-12-29 西安交通大学 不同波长量子点传感器的滚动轴承多点热状态监测方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109387546A (zh) * 2018-11-01 2019-02-26 西安交通大学 一种基于量子点气敏传感器的轴承润滑脂失效监测方法
CN111024397A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 北京航空航天大学 基于振动信息解调分析的滚动轴承打滑率评估方法
CN111024397B (zh) * 2019-12-20 2021-05-07 北京航空航天大学 基于振动信息解调分析的滚动轴承打滑率评估方法
CN113686481A (zh) * 2021-08-30 2021-11-23 西安交通大学 一种利用量子点测量流体动力接触区压力的方法
CN114738389A (zh) * 2022-03-29 2022-07-12 南京航空航天大学 一种面向打滑诊断的智能轴承系统及打滑诊断预测方法

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