CN110375904A - 一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头 - Google Patents

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杨琨
杨攀宇
李继鑫
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    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/24—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity

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Abstract

本发明属于测量机构领域，尤其是一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头，现提出如下方案，其包括底座，所述底座的顶端两侧分别安装有激光发射模块和激光受光模块，激光发射模块和激光受光模块之间设有信号稳定模块和信号滤波模块，激光发射模块的顶部开有水平设置的光学激光发射室，光学激光发射室的内部安装有半导体激光发射器和激光聚焦透镜，激光聚焦透镜位于半导体激光发射器靠近激光受光模块的一侧。本发明将信号采集、信号稳定、信号过滤一体化集成，方便安装，极大的节省空间并提高探头输出信号质量，并解决以往光电探头在强电磁干扰环境下信号输出不稳定、噪点多的问题，具有极强的实用性。

Description

一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头
技术领域
本发明涉及测量机构技术领域，尤其涉及一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头。
背景技术
在船舶航行中，推进轴系是实现船舶主机与推进器（一般为螺旋桨）之间能量传递的重要组成部分，是船舶动力装置系统中必不可少的重要部件。通过实时在线监测船舶动力系统的运行状态，并判断是否存在故障以及故障的严重程度，可提高船舶动力系统的可靠性。同时，通过轴功率与柴油机磨损状态的在线监测可以获取两者之间相互作用的关系，从而实现通过柴油机输出功率的优化控制来实现节能降耗的目标。与此同时，现代船舶中大功率用电器与日俱增，船舶机舱内电磁干扰严重，使得传统的简单光电测量探头出现测量精度降低，误差增大等问题，已经无法满足目前的测量需要。因此，开展抗干扰、多场合、高精度的轴功率监测技术的研究，具有十分重要的意义，为此我们提出一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头。
发明内容
本发明提出的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头，以提高光电非接触式轴功率测量系统的实用性、适用性和抗干扰能力，该测量探头添加电压信号稳定电路和信号滤波电路，使得测量系统调高了测量精度并能够适应各工况条件。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头，包括底座，所述底座的顶端两侧分别安装有激光发射模块和激光受光模块，激光发射模块和激光受光模块之间设有信号稳定模块和信号滤波模块，激光发射模块的顶部开有水平设置的光学激光发射室，光学激光发射室的内部安装有半导体激光发射器和激光聚焦透镜，激光聚焦透镜位于半导体激光发射器靠近激光受光模块的一侧，所述激光受光模块包括光学激光受光室，光学激光受光室的内部安装有光电二极管，所述底座的底端开有高频信号屏蔽线通道，高频信号屏蔽线通道内安装有高频信号屏蔽线。
优选的，所述激光受光模块上设有航空接口孔，光学激光受光室的侧壁上开有光电二极管固定孔，光电二极管通过固定架安装在光电二极管固定孔内。
优选的，所述光学激光发射室的顶端开有激光聚焦透镜固定孔，激光聚焦透镜固定孔内安装有转动手柄，转动手柄的一端连接有激光聚焦透镜。
优选的，所述光电二极管的信号输出端通过高频信号屏蔽线与信号稳定模块的信号输入端连接，信号通过RC一阶滤波电路后进入LM芯片的号引脚，经由LM处理后信号从其号引脚输出至信号输出端，然后通过高频信号屏蔽线与信号滤波模块的信号输入端连接，经过一阶RC滤波电路后进入HCD芯片号引脚，经其处理后从号引脚输出至信号滤波模块的信号输出端。
优选的，所述底座的底端安装有定位室，底座通过定位室固定在装机平台上。
优选的，所述高频信号屏蔽线与半导体激光发射器和光电二极管的供电线一起经由高频信号屏蔽线通道从激光受光模块中部空洞处接入航空接口孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、将光源、检测器、硬件电路集成在一个整体结构中，节省了较大的空间，结构紧凑、安装方便、抗干扰能力强。
2、采用光纤聚焦镜对激光进行聚焦使得能量损耗减小，同时缩小焦点处激光光斑尺寸到 0.5mm 以内，减小因聚焦光斑尺寸过大造成的测量误差，提高测量的准确性。
3、探头集成了对输出信号进行处理的硬件电路，降低了电磁噪声对探头的影响，极大的提高了探头输出信号质量与精度。
附图说明
图1为本发明提出的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头的俯视立体结构示意图。
图2为本发明提出的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头的仰视立体结构示意图。
图 3 是本发明提出的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头的光学结构示意图。
图4 是本发明提出的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头的信号稳定模块电路图。
图 5 是本发明提出的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头的信号滤波模块电路图。
图中：1激光发射模块、2光学激光发射室、3激光聚焦透镜固定孔、4光学激光受光室、5信号稳定模块、6光电二极管固定孔、7航空接口孔、8激光受光模块、9信号滤波模块、10底座、11定位室、12高频信号屏蔽线通道、13半导体激光发射器、14激光聚焦透镜、15光电二极管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-5，一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头，包括底座10，所述底座10的顶端两侧分别安装有激光发射模块1和激光受光模块8，激光发射模块1和激光受光模块8之间设有信号稳定模块5和信号滤波模块9，激光发射模块1的顶部开有水平设置的光学激光发射室2，光学激光发射室2的内部安装有半导体激光发射器13和激光聚焦透镜14，激光聚焦透镜14位于半导体激光发射器13靠近激光受光模块8的一侧，所述激光受光模块8包括光学激光受光室4，光学激光受光室4的内部安装有光电二极管15，所述底座10的底端开有高频信号屏蔽线通道12，高频信号屏蔽线通道12内安装有高频信号屏蔽线。
本发明中，所述激光受光模块8上设有航空接口孔7，光学激光受光室4的侧壁上开有光电二极管固定孔6，光电二极管15通过固定架安装在光电二极管固定孔6内。
本发明中，所述光学激光发射室2的顶端开有激光聚焦透镜固定孔3，激光聚焦透镜固定孔3内安装有转动手柄，转动手柄的一端连接有激光聚焦透镜14。
本发明中，所述光电二极管15的信号输出端通过高频信号屏蔽线与信号稳定模块5的信号输入端连接，信号通过RC一阶滤波电路后进入LM393芯片的5号引脚，经由LM393处理后信号从其2号引脚输出至信号输出端，然后通过高频信号屏蔽线与信号滤波模块9的信号输入端连接，经过一阶RC滤波电路后进入74HC14D芯片1号引脚，经其处理后从2号引脚输出至信号滤波模块9的信号输出端20。
本发明中，所述底座10的底端安装有定位室11，底座10通过定位室固定在装机平台上。
本发明中，所述高频信号屏蔽线与半导体激光发射器13和光电二极管15的供电线一起经由高频信号屏蔽线通道12从激光受光模块8中部空洞处接入航空接口孔7。
光电二极管15镶嵌在光学激光受光室4中，其中光学激光受光室4是在激光受光模块8的中上部，通过光电二极管固定孔6将其固定，中下部为长方体空洞。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头，包括底座（10），其特征在于，所述底座（10）的顶端两侧分别安装有激光发射模块（1）和激光受光模块（8），激光发射模块（1）和激光受光模块（8）之间设有信号稳定模块（5）和信号滤波模块（9），激光发射模块（1）的顶部开有水平设置的光学激光发射室（2），光学激光发射室（2）的内部安装有半导体激光发射器（13）和激光聚焦透镜（14），激光聚焦透镜（14）位于半导体激光发射器（13）靠近激光受光模块（8）的一侧，所述激光受光模块（8）包括光学激光受光室（4），光学激光受光室（4）的内部安装有光电二极管（15），所述底座（10）的底端开有高频信号屏蔽线通道（12），高频信号屏蔽线通道（12）内安装有高频信号屏蔽线。
2.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头，其特征在于，所述激光受光模块（8）上设有航空接口孔（7），光学激光受光室（4）的侧壁上开有光电二极管固定孔（6），光电二极管（15）通过固定架安装在光电二极管固定孔（6）内。
3.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头，其特征在于，所述光学激光发射室（2）的顶端开有激光聚焦透镜固定孔（3），激光聚焦透镜固定孔（3）内安装有转动手柄，转动手柄的一端连接有激光聚焦透镜（14）。
4.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头，其特征在于，所述光电二极管（15）的信号输出端通过高频信号屏蔽线与信号稳定模块（5）的信号输入端连接，信号通过RC一阶滤波电路后进入LM393芯片的5号引脚，经由LM393处理后信号从其2号引脚输出至信号输出端，然后通过高频信号屏蔽线与信号滤波模块（9）的信号输入端连接，经过一阶RC滤波电路后进入74HC14D芯片1号引脚，经其处理后从2号引脚输出至信号滤波模块（9）的信号输出端（20）。
5.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头，其特征在于，所述底座（10）的底端安装有定位室（11），底座（10）通过定位室固定在装机平台上。
6.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰激光光电轴功率测量探头，其特征在于，所述高频信号屏蔽线与半导体激光发射器（13）和光电二极管（15）的供电线一起经由高频信号屏蔽线通道（12）从激光受光模块（8）中部空洞处接入航空接口孔（7）。
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