CN2284378Y - 大轴弯曲光电测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种大轴弯曲光电测量仪,由激光扫描发射器、光学信号接受器、光电检测器与前置放大器、检测电路、微处理机等组成。采用f－θ透镜组的激光扫描发射器发出平行扫描激光束,经被测大轴遮挡部分光后,由光学信号接受器接收;对大轴的若干个断面作出检测后,求出各截面的晃动值。本实用新型具有测量精度高;分辨率高;可在大轴冷、热状态下进行测量的优点;采用微机数据处理,自动化程度高,操作简便,可判断滤除干扰、自动显示与打印制表。

Description

大轴弯曲光电测量仪

本实用新型属于光电测量仪器领域。

工业领域中在许多场合都会涉及到大轴的生产及应用，例如汽轮机及旋转机械转子等等。而用于这些场合的大轴的弯曲量是大型机械的重要参数，如果大轴弯曲量超标，将极大地危及工厂的安全生产。因此，在安装检修、大轴加工、出厂检验中，大轴弯曲量的测量仪器的测量精度对保证大型设备的安全经济运行具有极其重要的作用。

现有技术中对大轴弯曲量的检测方式通常是在大轴为冷态时采用百分表进行测量的。这种测量方法，对于具有复杂外形的大轴，如汽轮机大轴，测量时不仅费工、费时，而且也难于保证测量的准确性，有些部位甚至是无法测量的。特别是在直轴过程中，目前还没有相应的测量手段。

本实用新型的目的在于，针对现有技术中的不足，构造一种采用光电非接触式的大轴弯曲测量仪。

本实用新型所述的大轴弯曲光电测量仪，由激光扫描发射器1、光学信号接受器3、光电检测器与前置放大器4、检测电路5、微处理机6等组成(如图3所示)。所说的激光扫描发射器1依次由半导体激光器9，光阑10，聚光镜11，全反平面镜12，旋转扫描反射镜13和物镜负透镜14、物镜正透镜I15、物镜正透镜II16、物镜平凸透镜17共同组成的f-θ透镜组构成(如图1所示)；所说的光学信号接受器3依次由双光阑18，由物镜平凸透镜19、物镜正透镜III20、物镜正透镜IV21共同组成的接受器物镜组，观察镜22，反光镜23构成(如图2所示)。图中的标号2是被测量大轴的断面。

本实用新型所述的大轴弯曲光电测量仪的测量工作原理为：采用f-θ透镜组的激光扫描发射器发出平行扫描激光束8，由f-θ透镜组将匀角速度变为匀线速度，经被测大轴2遮挡部分后由光学信号接受器接收；对大轴的若干个断面作出检测，接受器通过双光阑的下孔30将被测大轴的晃动量信号变换为脉冲宽度调制信号，通过双光阑的上孔29实时测量旋转反射扫描镜13的扫描速度，对扫描的变化进行实时补偿。

平行扫描光束8通过光阑18，设光速扫描速度v则：

v＝x_o/t或x_o＝vt其中：x_o为通过双光阑18时上光阑的宽度，t为平行光扫过这一宽度到时间，经过光电检测器与前置放大器4和检测电路5后，由采样整形电路检出一定宽度的矩形脉冲，控制频率为f的脉冲到计数器27，计数值为N，则t＝N/f。所以，

x_o＝vfN将被测大轴2置于光路中，挡住部分扫描光束，则矩形脉冲宽度xn会随之变化，即    x_n＝vfN_nN_n为检出脉冲计数值。因此 $X_n=\frac{X_o}{{\mathrm{fN}}_o}{\mathrm{fN}}_n=\frac{X_o}{N_o}{N}_n={\mathrm{KN}}_n$ 其中K＝x_o/N_o为脉冲当量。它与扫描速度v与计数频f无关。实时测量N_o和N_n(x_o为定值)并经数据处理模型采用中值滤波法后获得可靠的测量数据x_n。检测大轴2转一周(360°)时对应的8点x_n，即可求出该截面的晃动值。

本实用新型的优点是测量精度高，可达5微米；分辨率高，可达1微米：由于采用非接触测量，故可在大轴冷、热状态下进行测量，其测量结果与轴的冷热态无关；系统微机数据处理自动化成度高，操作简便，具有判断滤除干扰、自动显示与打印制表功能。

附图1：光学信号接受器组成示意图；

附图2：平行扫描光束发射器组成示意图；

附图3：太轴弯曲光电测量仪整体构架示意图；

附图4：测量电路与数据处理组成图。

本实用新型所述的大轴弯曲光电测量仪除有上述所说的结构及部件外，还有如图4所示的一套测量电路与数据处理系统。光电检测器中的光电二极管24与前置放大器的输入端相连接，前置放大器的输出端与检测电路5的输入电路相连接，在检测电路5中有晶体振荡器25、与非门电路26和计数器27，微处理机6与检测电路5、打印机7和显示器28相连接。

Claims (2)

1、一种大轴弯曲光电测量仪，其特征在于，由激光扫描发射器(1)、光学信号接受器(3)、光电检测器与前置放大器(4)、检测电路(5)、微处理机(6)组成；所说的激光扫描发射器(1)次由半导体激光(9)，光阑(10)，聚光镜(11)，全反平面镜(12)，旋转扫描反射镜(13)和物镜负透镜(14)、物镜正透镜I(15)、物镜正透镜II(16)、物镜平凸透镜(17)共同组成的f-θ透镜组构成；所说的光学信号接受器(3)依次由双光阑(18)，由物镜平凸透镜(19)、物镜正透镜III(20)、物镜正透镜IV(21)共同组成的接受器物镜组，观察镜(22)，反光镜(23)构成。

2、按照权利要求1所说的大轴弯曲光电测量仪，其特征在于，所说的光电检测器中，其中的光电二极管(24)与前置放大器的输入端相连接，前置放大器的输出端与检测电路(5)的输入电路相连接，在检测电路(5)中有晶体振荡器(25)、与非门电路(26)和计数器(27)，微处理机(6)与检测电路(5)、打印机(7)和显示器(28)相连接。

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