JP2017167078A - Optical measurement device, optical measuring method and rotary machine - Google Patents
Optical measurement device, optical measuring method and rotary machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017167078A JP2017167078A JP2016054850A JP2016054850A JP2017167078A JP 2017167078 A JP2017167078 A JP 2017167078A JP 2016054850 A JP2016054850 A JP 2016054850A JP 2016054850 A JP2016054850 A JP 2016054850A JP 2017167078 A JP2017167078 A JP 2017167078A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- fiber
- optical sensor
- protective window
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/28—Arrangement of seals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光計測装置、光計測方法及び回転機械に関する。 The present invention relates to an optical measurement device, an optical measurement method, and a rotating machine.
蒸気タービンなどの回転機械の性能向上のためには、回転部(例えば、ブレード)と静止部(例えば、ケーシング)との間に設けられた隙間(チップクリアランス)を小さくする必要がある。そのクリアランスを計測するための技術が検討されているが、高温高圧蒸気環境下でクリアランスを計測するには、解決すべき課題が多い。例えば、静電容量式のクリアランスセンサは、蒸気環境下では劣化による絶縁不良や誘電率変化の影響を受けるため使用できない。 In order to improve the performance of a rotary machine such as a steam turbine, it is necessary to reduce a gap (chip clearance) provided between a rotating part (for example, a blade) and a stationary part (for example, a casing). Techniques for measuring the clearance have been studied, but there are many problems to be solved in order to measure the clearance in a high-temperature and high-pressure steam environment. For example, a capacitance-type clearance sensor cannot be used in a steam environment because it is affected by insulation failure and dielectric constant change due to deterioration.
そこで、図8(a)に示すような光ファイバ式の光センサ60が注目されている。この光センサ60は、三角測量における三角形の二辺を形成するように傾斜して配置された1対の光ファイバ群61、62を有している(後述の図9参照)。この光ファイバ群61は、図8(b)に示すように、光を照射する1つの発光ファイバ61aと、光を受光する複数の受光ファイバ61bとからなり、1つの発光ファイバ61aを中央とし、その周囲に複数の受光ファイバ61bを配置した構成としている(特許文献1)。また、光ファイバ群62も、発光ファイバ62aと受光ファイバ62bとからなり、光ファイバ群61と同等の構成である。
Therefore, an optical fiber type
上記光センサ60の計測原理について、図9及び図10を参照して説明する。ここでは、反射ターゲットとなるブレード71の先端部分を計測するものとする。この計測時においては、光ファイバ群61の発光ファイバ61a及び光ファイバ群62の発光ファイバ62aから各々光を照射している。そして、回転するブレード71が位置Cを通過すると、時間t1において、光ファイバ群61の受光ファイバ61bがブレード71から反射した光を受光することになる。その後、回転するブレード71が位置Dを通過すると、時間t2において、光ファイバ群62の受光ファイバ62bがブレード71から反射した光を受光することになる。
The measurement principle of the
このようにして、1対の発光ファイバ61a、62aからの2つの光の間をブレード71が通過すると、図10のグラフに示すように、時間差Δtずれた波形(反射光の強度の変化)が観測され、これにより、時間差Δtを求めることができる。
Thus, when the
ここで、図9において、光センサ60の先端からブレード71の先端までの距離、即ち、クリアランスをdとする。また、1対の発光ファイバ61a及び62aから出た2つの光の成す角度をαとする。また、1対の発光ファイバ61a及び62a同士の先端での距離、即ち、間隔ABをLとする。そして、ブレード71の回転半径をRとし、ブレード71が1周するのにかかる時間をTとすると、間隔CDは、2×R×π×Δt/Tであり、クリアランスdは、以下の式1により求めることができる。つまり、1対の受光ファイバ61b及び62bで得られた2つの波形の時間差Δtにより、クリアランスdを計測することができる。
Here, in FIG. 9, the distance from the tip of the
上述した光センサ60を用いた計測では、クリアランスdの定性的な変化は捉えられているが、定量的な計測はできていない。その原因の1つが光ファイバの劣化である。
In the measurement using the
上述した光ファイバの劣化対策として、図11に示すように、光センサ60の表面に透明な保護窓64を取り付けることが考えられる。しかしながら、保護窓64を取り付けると、光源65からの光T1を発光ファイバ61aから照射したとき、その一部の光T2は保護窓64を透過して、ブレード71に照射されるが、その一部の光T3は保護窓64で反射し、受光ファイバ61bで受光されてしまう。ブレード71に照射された光は、光R1として反射され、その一部の光R2は保護窓64で反射し、その一部の光R3は保護窓64を透過して、受光ファイバ61bで受光される。
As a countermeasure against the deterioration of the optical fiber described above, it is conceivable to attach a transparent
このように、受光ファイバ61bが、ブレード71からの光R3だけではなく、保護窓64で反射した光T3も受光して、それらの光R3、T3を受光素子66が計測してしまう。そのため、図12のグラフに示すように、上述した波形が保護窓64からの反射光の強度に埋もれて、SN比(信号雑音比)が小さくなってしまい、計測精度の低下を招いてしまう。
Thus, the
発光ファイバ61aと受光ファイバ61bに別々の保護窓を取り付けることも考えられるが、これらのファイバ径は200μm程度であり、このような大きさの保護窓を複数取り付けることは作製上難しい。
Although it is conceivable to attach separate protective windows to the
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、光センサを保護すると共にSN比の低下を防止する光計測装置、光計測方法及び回転機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical measurement device, an optical measurement method, and a rotating machine that protect an optical sensor and prevent a decrease in SN ratio.
上記課題を解決する第1の発明に係る光計測装置は、
保護窓を有する光センサを備えた光計測装置であって、
第1の光を出力する光源と、
回転体の外周面に設けられ、前記光源から出力された前記第1の光が照射されると、前記第1の光を吸収して、前記第1とは異なる波長の第2の光を発光する発光体と、
前記光センサに設けられ、前記発光体から発光された前記第2の光を、前記保護窓を介して受光する受光ファイバと、
前記受光ファイバで受光した前記第2の光の強度を検出する受光素子とを有する
ことを特徴とする。
An optical measurement device according to the first invention for solving the above-described problems is as follows.
An optical measuring device including an optical sensor having a protective window,
A light source that outputs first light;
Provided on the outer peripheral surface of the rotating body, when the first light output from the light source is irradiated, the first light is absorbed and second light having a wavelength different from the first light is emitted. A luminous body,
A light receiving fiber that is provided in the optical sensor and receives the second light emitted from the light emitter through the protective window;
And a light receiving element that detects the intensity of the second light received by the light receiving fiber.
上記課題を解決する第2の発明に係る光計測装置は、
上記第1の発明に記載の光計測装置において、
前記光センサは、前記光源から出力された前記第1の光を、前記保護窓を介して前記回転体に照射する発光ファイバを有し、
前記発光体は、蛍光体からなる
ことを特徴とする。
An optical measurement apparatus according to a second invention for solving the above-described problem is
In the optical measurement device according to the first invention,
The optical sensor has a light emitting fiber that irradiates the rotating body with the first light output from the light source through the protective window,
The light emitter is made of a phosphor.
上記課題を解決する第3の発明に係る光計測装置は、
上記第2の発明に記載の光計測装置において、
前記受光ファイバと前記受光素子との間に設けられ、前記第2の光のみを透過するフィルタを設けた
ことを特徴とする。
An optical measurement apparatus according to a third invention for solving the above-described problem is
In the optical measurement apparatus according to the second invention,
A filter provided between the light receiving fiber and the light receiving element and transmitting only the second light is provided.
上記課題を解決する第4の発明に係る光計測装置は、
上記第1の発明に記載の光計測装置において、
前記光源は、前記光センサとは独立して配置されると共に、
前記発光体は、燐光体からなる
ことを特徴とする。
An optical measurement device according to a fourth invention for solving the above-described problem is
In the optical measurement device according to the first invention,
The light source is disposed independently of the optical sensor,
The luminous body is made of a phosphor.
上記課題を解決する第5の発明に係る光計測装置は、
上記第4の発明に記載の光計測装置において、
前記光源からの前記第1の光が、前記回転体の回転方向に沿う帯状になるように、前記光源を複数配置するか、又は、前記光源を帯状の形状とした
ことを特徴とする。
An optical measurement device according to a fifth invention for solving the above-described problem is
In the optical measurement apparatus according to the fourth invention,
A plurality of the light sources are arranged such that the first light from the light source has a band shape along the rotation direction of the rotating body, or the light source has a band shape.
上記課題を解決する第6の発明に係る光計測装置は、
上記第1〜第5のいずれか1つの発明に記載の光計測装置において、
前記発光体の表面に保護膜を設けた
ことを特徴とする。
An optical measurement apparatus according to a sixth invention for solving the above-described problem is
In the optical measurement apparatus according to any one of the first to fifth inventions,
A protective film is provided on the surface of the light emitter.
上記課題を解決する第7の発明に係る回転機械は、
上記第1〜第6のいずれか1つの発明に記載の光計測装置を備えた
ことを特徴とする。
A rotating machine according to a seventh invention for solving the above-described problem is
The optical measuring device according to any one of the first to sixth inventions is provided.
上記課題を解決する第8の発明に係る光計測方法は、
保護窓を有する光センサを用いた光計測方法であって、
光源から第1の光を出力し、
前記光源から出力された前記第1の光が照射されると、回転体の外周面に設けられた発光体により、前記第1の光を吸収して、前記第1とは異なる波長の第2の光を発光し、
前記光センサに設けられた受光ファイバにより、前記発光体から発光された前記第2の光を、前記保護窓を介して受光し、
前記受光ファイバで受光した前記第2の光の強度を受光素子により検出する
ことを特徴とする。
An optical measurement method according to an eighth invention for solving the above-described problems is as follows.
An optical measurement method using an optical sensor having a protective window,
Outputting the first light from the light source;
When the first light output from the light source is irradiated, the first light is absorbed by a light emitter provided on the outer peripheral surface of the rotating body, and a second light having a wavelength different from the first light is absorbed. The light of
The second light emitted from the light emitter is received through the protective window by a light receiving fiber provided in the optical sensor,
The intensity of the second light received by the light receiving fiber is detected by a light receiving element.
本発明によれば、保護窓を有する構成であっても、照射された第1の光を発光体により第2の光に変換して返すので、保護窓内部で反射する第1の光の影響を除去することができ、その結果、SN比の低下を防止して、計測精度の低下を防止することができる。 According to the present invention, even in the configuration having the protective window, the irradiated first light is converted back to the second light by the light emitter, and therefore, the influence of the first light reflected inside the protective window. As a result, it is possible to prevent the SN ratio from being lowered and the measurement accuracy from being lowered.
以下、図1〜図7を参照して、本発明に係る光計測装置、光計測方法及び回転機械の実施形態を説明する。なお、ここでは、回転機械の回転体として、ロータを例示しているが、本発明は、回転体として、シャフトやタービンなども使用可能である。 Hereinafter, with reference to FIGS. 1-7, embodiment of the optical measuring device which concerns on this invention, the optical measuring method, and a rotary machine is described. In addition, although the rotor is illustrated here as a rotary body of a rotary machine, a shaft, a turbine, etc. can be used as a rotary body in this invention.
[実施例1]
本実施例の光計測装置は、図1(a)に示すように、発光体13、光センサ20、光信号処理部25、光信号演算部30を有している。また、回転機械10は、静止部であるケーシング11と、ケーシング11の内部に回転可能に支持された、回転部であるロータ12(回転体)とを有している。光センサ20は、ケーシング11に取り付けられ、ロータ12の外周面12aを望むように配置されている。
[Example 1]
As shown in FIG. 1A, the optical measurement device according to this embodiment includes a
発光体13は、上述した反射ターゲットの代わりになるものであり、ロータ12の外周面12a上に配置され、固定されている。この発光体13は、電源不要な発光体である蛍光体からなり、これは、光センサ20から入射された光(第1の光)を吸収し、変調(波長変換)した光(第2の光)を発光するものである。発光体13に使用する材料は、無機系のものであれば耐熱性の問題はない。
The
なお、発光体13を形成する蛍光体は、後述する発光体15形成する燐光体と同様に、照射されたエネルギを吸収することで、電子が励起され、励起された電子が基底状態に戻る際に余分なエネルギを発光(フォトルミネセンス)する発光体である。本実施例では、そのような発光体の中でも、発光寿命が比較的短い蛍光体を用いて発光体13を形成している。
In addition, the phosphor forming the
光センサ20は、基本的には、上述した光センサ60と同等の構成を有している。具体的には、三角測量における三角形の二辺を形成するように傾斜して配置された1対の光ファイバ群を有し、各ファイバ群が光を照射する1つの発光ファイバと、光を受光する複数の受光ファイバとからなり、1つの発光ファイバを中央とし、その周囲に複数の受光ファイバを配置した構成としている。なお、図1(b)においては、1対の光ファイバ群のうちの一方の光ファイバ群21を図示すると共に、1つの発光ファイバを符号21aで示し、複数の受光ファイバを符号21bで示している。
The
この光センサ20においても、上述した光センサ60と同様に、光ファイバの劣化対策として、光センサ20の表面に保護窓24を取り付けている。この保護窓24は、例えば、サファイア、石英、ダイヤモンドなどから形成されている。
In this
また、光信号処理部25は、光源26とフィルタ27と受光素子28を有している。光源26は、例えば、レーザなどであり、発光ファイバ21aに接続されている。また、受光ファイバ21bは、フィルタ27を介して、受光素子28に接続されている。このフィルタ27は、発光体13で波長変換された光の波長の光のみを透過するものである。また、受光素子28は、波長変換された光の波長に対して受光感度が高いものである。
The optical
また、光信号演算部30は、受光素子28を用いて検出した光の強度の変化(後述の図2参照)に基づいて、例えば、図10で説明した時間差Δtを求め、この時間差Δtと上記式1に基づいて、上述したクリアランスdを求めることができる。
Further, the optical
このような構成において、光源26から出力された光T1は、発光ファイバ21aを介して出力されるが、その一部の光T2は保護窓24を透過して、ロータ12の外周面12aに向けて照射され、その一部の光T3は保護窓24で反射し、受光ファイバ21bで受光される。なお、図1(b)においては、上述した第1の光を光T1〜T3で表し、上述した第2の光を光M1〜M3で表している。
In such a configuration, the light T1 output from the
そして、光T2が発光体13に入射されたとき、上述したように、発光体13は、入射された光T2の波長を変換して、光M1として発光する。発光体13から発光された光M1は、その一部の光M2は保護窓24で反射し、その一部の光M3は保護窓24を透過して、受光ファイバ21bで受光される。
When the light T2 enters the
受光ファイバ21bで受光された光T3、光M3は、フィルタ27に入力されるが、フィルタ27は、波長変換された光M3の波長の光のみを透過するので、光T3を除去することになり、受光素子28は、光M3のみを受光して、その強度を検出することになる。
The light T3 and the light M3 received by the
上述した構成により、受光素子28で検出した光M3の強度の変化は、図2のグラフに示すように、波形が明瞭となり、SN比が大きくなる。つまり、保護窓24を有する構成であっても、保護窓24から反射された光T3と発光体13からの光M3の波長が異なるので、雑音となる保護窓24からの光T3をフィルタ27で除去することができ、発光体13からの光M3のみを受光素子28で受光することになる。この結果、SN比の低下を防止して、計測精度の低下を防止することができる。
With the above-described configuration, the change in the intensity of the light M3 detected by the
ここで、具体的な構成例を説明するが、発光体13、光源26、フィルタ27、受光素子28は、光の波長に応じて適宜に変更可能である。
Here, a specific configuration example will be described, but the
発光体13の材料として、例えば、CaS:Eu(カルシウム・スルファイド:ユロピウム)からなる蛍光体を使用し、光源26として、波長460nm(青色)のレーザ光を出力するものを用いる。そして、波長460nmのレーザ光を励起光として発光体13に入射すると、発光体13は、波長460nmのレーザ光を波長変換して、波長650nmの光(赤色)を発光する。フィルタ27として、波長650nmの光のみを透過するものを用いれば、受光ファイバ21bで波長460nmの光と波長650nmの光を受光しても、フィルタ27により、波長460nmの光を除去して、受光素子28が波長650nmの光のみ、つまり、発光体13から発光した光の波長のみを検出することになる。
For example, a phosphor made of CaS: Eu (calcium sulfide: europium) is used as the material of the
[実施例2]
本実施例の光計測装置は、上記実施例1に示した光計測装置を前提としている。そのため、ここでは、図1に示した実施例1の光計測装置と同等の構成には、同じ符号を付し、重複する構成については、その説明を省略する。
[Example 2]
The optical measurement device of the present embodiment is based on the optical measurement device shown in the first embodiment. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components as those of the optical measurement device according to the first embodiment shown in FIG. 1, and the description of the overlapping components is omitted.
本実施例の光計測装置は、図3に示すように、更に、発光体13を保護する耐候性の保護膜14を有している。保護膜14は、ガラス質の材料から形成され、発光体13の表面を覆うように設けられている。
As shown in FIG. 3, the optical measuring device of this embodiment further includes a weather-resistant
このように、発光体13の表面に保護膜14を設けたので、高温、高圧の流体(例えば、蒸気)で発光体13を形成する蛍光体が劣化することを防止することができる。また、高温、高圧の流体の流れで発光体13自体がロータ12の外周面12aから剥離することを防止することもできる。
Thus, since the
[実施例3]
本実施例の光計測装置は、図4(a)に示すように、発光体15、光センサ40、光信号処理部45、光信号演算部50を有している。そして、光センサ40は、ケーシング11に取り付けられ、ロータ12の外周面12aを望むように配置されている。なお、回転機械10については、実施例1で説明したものと同等の構成とし、ここでは、重複する説明を省略する。
[Example 3]
As shown in FIG. 4A, the optical measurement device according to this embodiment includes a
発光体15も、上述した反射ターゲットの代わりになるものであり、ロータ12の外周面12a上に配置され、固定されている。この発光体15は、電源不要な発光体である燐光体(又は蓄光体)からなり、これは、光センサ40から入射された光(第1の光)を吸収し、変調(波長変換)した光(第2の光)を発光するものである。発光体15に使用する材料は、無機系のものであれば耐熱性の問題はない。
The
なお、発光体15形成する燐光体は、上述した発光体13を形成する蛍光体と同様に、照射されたエネルギを吸収することで、電子が励起され、励起された電子が基底状態に戻る際に余分なエネルギを発光(フォトルミネセンス)する発光体である。本実施例では、そのような発光体の中でも、発光寿命が比較的長い燐光体を用いて発光体15を形成している。つまり、燐光体からなる発光体15には蓄光性があり、エネルギの照射後、比較的長い発光時間(残光時間)がある。この発光時間としては、ロータ12の回転数2rpmから計測することを考えると、30秒以上あれば良い。
In addition, the phosphor which forms the
光センサ40は、発光体15の蓄光性を考慮して、本実施例では、図4(b)に示す構成としている。具体的には、三角測量における三角形の二辺を形成するように傾斜して配置された1対の光ファイバ群41、42を有しているが、光ファイバ群41、42の各々は、光を受光する複数の受光ファイバのみで構成されている。つまり、光ファイバ群41、42は発光ファイバを有していない。
In the present embodiment, the
そして、この発光ファイバの代わりに、光源48を光センサ40とは独立してケーシング11に取り付け、この光源48をロータ12の外周面12aを望むように配置している。この光源48も、例えば、レーザなどで良い。また、光源48は、ロータ12の回転方向において、光センサ40より手前側に離して配置し、それらの間の距離は、光源48からの光が反射により光センサ40に入射することがない距離とする。なお、光源48をケーシング11に直接取り付けるのではなく、光源48に接続した光ファイバを光センサ40とは独立してケーシング11に取り付け、この光ファイバをロータ12の外周面12aを望むように配置しても良い。
Instead of the light emitting fiber, a
この光センサ40においても、上述した光センサ20、60と同様に、光ファイバの劣化対策として、光センサ40の表面に保護窓44を取り付けている。この保護窓44も、例えば、サファイア、石英、ダイヤモンドなどから形成されている。
In this
また、光信号処理部45は、受光素子46、47を有している。光ファイバ群41は、受光素子46に接続され、光ファイバ群42は、受光素子47に接続されている。また、受光素子46、47は、光源48からの光の波長に対して受光感度が高いものである。
The optical
また、光信号演算部50は、受光素子46、47を用いて検出した光の強度の変化(前述した図2参照)に基づいて、例えば、図10で説明した時間差Δtを求め、この時間差Δtと上記式1に基づいて、上述したクリアランスdを求めることができる。
Further, the optical
なお、発光体15と光センサ40との間隔dは、2mm以内に近づけて配置しており、これにより、発光体15から発光する光の減衰の影響を抑えることができる。
In addition, the space | interval d of the light-emitting
このような構成において、光センサ40から離れて配置された光源48は、光源48から出力された光(第1の光)の照射範囲を発光体15が通過するとき、その光が発光体15に入射されることになる。上述したように、光センサ40には発光ファイバがないので、保護窓44において、発光ファイバからの光の反射は無くなる。また、光源48が光センサ40から離れて配置されているので、光源48からの光が反射により光センサ40に入射することもない。
In such a configuration, when the
そして、光源48から入射された光は、発光体15の燐光体に吸収され、その後、変調(波長変換)された光M1が所定時間の間発光する。発光体15から発光した光M1は、ロータ12の回転により、その後、光センサ40で検出されることになる。このとき、発光体15から発光した光M1は、その一部の光M2は保護窓44で反射し、その一部の光M3は保護窓44を透過して、光ファイバ群41、42で受光される。なお、図4(b)においては、上述した第2の光を光M1〜M3で表している。
The light incident from the
光ファイバ群41、42で受光された光M3は、受光素子46、47で各々受光されて、その強度が検出されることになる。
The light M3 received by the
上述した構成により、受光素子46、47で検出した光M3の強度の変化は、前述した図2のグラフのように、波形が明瞭となり、SN比が大きくなる。つまり、保護窓44を有する構成であっても、光センサ40の1対の光ファイバ群41、42から発光ファイバをなくしているので、光源48からの光が受光素子46、47で受光されることがなくなり、発光体15からの光M3のみを受光素子46、47で受光することになる。つまり、保護窓44での光の経路は、発光体15からの光の経路のみであり、光の経路をワンパスとすることにより、保護窓44の内部での反射をなくしている。この結果、SN比の低下を防止して、計測精度の低下を防止することができる。また、光センサ40には発光ファイバがないので、その構造がシンプルになる。
With the above-described configuration, the change in the intensity of the light M3 detected by the
なお、実施例1のように、受光素子46、47の手前にフィルタを設ければ、もし、光源48からの光が混信したとしても、このフィルタが、波長変換された光M3の波長の光のみを透過するので、光源48からの光を除去することができる。
If a filter is provided in front of the
[実施例4]
本実施例の光計測装置は、上記実施例3に示した光計測装置を前提としている。そのため、ここでは、図4に示した実施例3の光計測装置と同等の構成には、同じ符号を付し、重複する構成については、その説明を省略する。
[Example 4]
The optical measurement device of the present embodiment is based on the optical measurement device shown in the third embodiment. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components as those of the optical measurement apparatus according to the third embodiment illustrated in FIG. 4, and the description of the overlapping components is omitted.
本実施例の光計測装置は、図5に示すように、更に、発光体15を保護する耐候性の保護膜16を有している。保護膜16は、ガラス質の材料から形成され、発光体15の表面を覆うように設けられている。
As shown in FIG. 5, the optical measuring device of the present embodiment further includes a weather-resistant
このように、発光体15の表面に保護膜16を設けたので、高温、高圧の流体(例えば、蒸気)で発光体15を形成する燐光体が劣化することを防止することができる。また、高温、高圧の流体の流れで発光体15自体がロータ12の外周面12aから剥離することを防止することもできる。
Thus, since the
[実施例5]
本実施例の光計測装置は、上記実施例3に示した光計測装置を前提としている。そのため、ここでは、図4に示した実施例3の光計測装置と同等の構成には、同じ符号を付し、重複する構成については、その説明を省略する。なお、図5に示した上記実施例4に示した光計測装置を前提としても良い。
[Example 5]
The optical measurement device of the present embodiment is based on the optical measurement device shown in the third embodiment. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components as those of the optical measurement apparatus according to the third embodiment illustrated in FIG. 4, and the description of the overlapping components is omitted. Note that the optical measuring device shown in the fourth embodiment shown in FIG. 5 may be assumed.
本実施例の光計測装置は、上記実施例3とは、光源の構成に相違がある。具体的には、照射する光がロータ12の回転方向に沿って長い帯状になるように、図6に示すように、ロータ12の回転方向に沿って、複数の光源48を連続して並べたり、また、図7に示すように、ロータ12の回転方向に沿って長い帯状の形状の光源49を設けたりしている。
The optical measuring device of the present embodiment is different from the third embodiment in the configuration of the light source. Specifically, as shown in FIG. 6, a plurality of
このように、複数の光源48又は帯状の光源49からの光がロータ12の回転方向に沿って長い帯状になるので、発光体15の燐光体に対する照射時間を長くすることができ、発光体15の燐光体から発光する光の光量や時間を増やすことができる。
Thus, since the light from the plurality of
本発明は、回転機械(例えば、蒸気タービン、ガスタービン、圧縮機などのターボ機械など)の回転体を対象とする計測に好適なものである。例えば、蒸気タービンにおいては、内部リーク低減やラビング回避のための翼振動計測やクリアランス計測などに適用可能である。 The present invention is suitable for measurement of a rotating body of a rotating machine (for example, a turbomachine such as a steam turbine, a gas turbine, or a compressor). For example, in a steam turbine, it can be applied to blade vibration measurement and clearance measurement for reducing internal leak and avoiding rubbing.
10 回転機械
12 ロータ
13、15 発光体
14、16 保護膜
20 光センサ
21 光ファイバ群
21a 発光ファイバ
21b 受光ファイバ
24 保護窓
25 光信号処理部
26 光源
27 フィルタ
28 受光素子
30 光信号演算部
40 光センサ
41、42 光ファイバ群
44 保護窓
45 光信号処理部
46、47 受光素子
48、49 光源
50 光信号演算部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第1の光を出力する光源と、
回転体の外周面に設けられ、前記光源から出力された前記第1の光が照射されると、前記第1の光を吸収して、前記第1とは異なる波長の第2の光を発光する発光体と、
前記光センサに設けられ、前記発光体から発光された前記第2の光を、前記保護窓を介して受光する受光ファイバと、
前記受光ファイバで受光した前記第2の光の強度を検出する受光素子とを有する
ことを特徴とする光計測装置。 An optical measuring device including an optical sensor having a protective window,
A light source that outputs first light;
Provided on the outer peripheral surface of the rotating body, when the first light output from the light source is irradiated, the first light is absorbed and second light having a wavelength different from the first light is emitted. A luminous body,
A light receiving fiber that is provided in the optical sensor and receives the second light emitted from the light emitter through the protective window;
And a light receiving element that detects the intensity of the second light received by the light receiving fiber.
前記光センサは、前記光源から出力された前記第1の光を、前記保護窓を介して前記回転体に照射する発光ファイバを有し、
前記発光体は、蛍光体からなる
ことを特徴とする光計測装置。 In the optical measuring device according to claim 1,
The optical sensor has a light emitting fiber that irradiates the rotating body with the first light output from the light source through the protective window,
The light emitter is made of a fluorescent material.
前記受光ファイバと前記受光素子との間に設けられ、前記第2の光のみを透過するフィルタを設けた
ことを特徴とする光計測装置。 In the optical measuring device according to claim 2,
An optical measurement device comprising a filter provided between the light receiving fiber and the light receiving element and transmitting only the second light.
前記光源は、前記光センサとは独立して配置されると共に、
前記発光体は、燐光体からなる
ことを特徴とする光計測装置。 In the optical measuring device according to claim 1,
The light source is disposed independently of the optical sensor,
The optical measuring device is characterized in that the luminous body is made of a phosphor.
前記光源からの前記第1の光が、前記回転体の回転方向に沿う帯状になるように、前記光源を複数配置するか、又は、前記光源を帯状の形状とした
ことを特徴とする光計測装置。 In the optical measuring device according to claim 4,
A plurality of the light sources are arranged so that the first light from the light source has a belt shape along the rotation direction of the rotating body, or the light source has a belt shape. apparatus.
前記発光体の表面に保護膜を設けた
ことを特徴とする光計測装置。 In the optical measuring device according to any one of claims 1 to 5,
An optical measuring device, wherein a protective film is provided on a surface of the light emitter.
ことを特徴とする回転機械。 A rotary machine comprising the optical measuring device according to any one of claims 1 to 6.
光源から第1の光を出力し、
前記光源から出力された前記第1の光が照射されると、回転体の外周面に設けられた発光体により、前記第1の光を吸収して、前記第1とは異なる波長の第2の光を発光し、
前記光センサに設けられた受光ファイバにより、前記発光体から発光された前記第2の光を、前記保護窓を介して受光し、
前記受光ファイバで受光した前記第2の光の強度を受光素子により検出する
ことを特徴とする光計測方法。 An optical measurement method using an optical sensor having a protective window,
Outputting the first light from the light source;
When the first light output from the light source is irradiated, the first light is absorbed by a light emitter provided on the outer peripheral surface of the rotating body, and a second light having a wavelength different from the first light is absorbed. The light of
The second light emitted from the light emitter is received through the protective window by a light receiving fiber provided in the optical sensor,
An optical measurement method, wherein the intensity of the second light received by the light receiving fiber is detected by a light receiving element.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016054850A JP2017167078A (en) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | Optical measurement device, optical measuring method and rotary machine |
PCT/JP2017/010572 WO2017159768A1 (en) | 2016-03-18 | 2017-03-16 | Optical measurement device, optical measurement method, and rotary machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016054850A JP2017167078A (en) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | Optical measurement device, optical measuring method and rotary machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017167078A true JP2017167078A (en) | 2017-09-21 |
Family
ID=59851348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016054850A Pending JP2017167078A (en) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | Optical measurement device, optical measuring method and rotary machine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017167078A (en) |
WO (1) | WO2017159768A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021200847A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 三菱パワー株式会社 | Fin tip position measurement method, fin tip position measurement system, and jig for measuring fin tip position |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08233521A (en) * | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Toho Technol Kk | Distance measuring method, rotary-angle measuring method, moving-distance measuring device, position measuring device, size measuring device, rotary-angle measuring device and rotary-position measuring device |
JP3031466B1 (en) * | 1999-03-11 | 2000-04-10 | 東洋ガラス株式会社 | Food container shape measurement method |
JP2002250608A (en) * | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Olympus Optical Co Ltd | Monitoring device for optical film thickness |
JP2002261059A (en) * | 2001-03-01 | 2002-09-13 | Omron Corp | Grinding state detector |
US8009939B2 (en) * | 2008-09-30 | 2011-08-30 | General Electric Company | Fiberoptic clearance detection system and method |
-
2016
- 2016-03-18 JP JP2016054850A patent/JP2017167078A/en active Pending
-
2017
- 2017-03-16 WO PCT/JP2017/010572 patent/WO2017159768A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021200847A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 三菱パワー株式会社 | Fin tip position measurement method, fin tip position measurement system, and jig for measuring fin tip position |
JP7445496B2 (en) | 2020-03-31 | 2024-03-07 | 三菱重工業株式会社 | Fin tip position measurement method, fin tip position measurement system, and fin tip position measurement jig |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017159768A1 (en) | 2017-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9696217B2 (en) | Phosphor thermometer with two waveguides | |
CN102165292B (en) | Method and apparatus for monitoring blade vibration with an imaging fiber optic ribbon probe | |
JP4889633B2 (en) | Method for detecting gap size of radial gap in fluid machine, device used in the method, and fluid machine using the device | |
JP6532061B2 (en) | Optical measurement apparatus, optical measurement method and rotary machine | |
KR970075868A (en) | Oil detector | |
US10816324B2 (en) | Clearance measurement device and clearance control system | |
ATE390628T1 (en) | GAS SENSOR | |
CN107345642A (en) | Luminaire and the headlamp with such luminaire | |
WO2017159768A1 (en) | Optical measurement device, optical measurement method, and rotary machine | |
JP2012057623A (en) | Hot gas temperature measurement in gas turbine using tunable diode laser | |
AU2019316524A1 (en) | Device for measuring a property of a measurement object by luminescence | |
Handerek et al. | Improved optical power budget in distributed acoustic sensing using enhanced scattering optical fibre | |
US20100232571A1 (en) | Dual-colour pyrometric measurement of x-ray focal spot temperature | |
US20160124213A1 (en) | Color wheel assembly and related light source system thereof | |
EP1711784B1 (en) | Method and device for detection of vibrations on a rotating vane of a turbine | |
EP2537046A1 (en) | Target detection apparatus and method | |
CA2806175C (en) | Fluid detection in turbine engine components | |
RU2009134191A (en) | GRILL-BASED CONTROL DEVICE | |
US20140133994A1 (en) | Gas turbine with pyrometer | |
US11073378B2 (en) | Clearance measurement device, clearance measurement sensor, and clearance measurement method | |
CN201611335U (en) | Underwater fluorescent detector for yellow substances | |
CN105467148A (en) | Laser comparison method high precision motor rotating speed measurement device | |
JP2636098B2 (en) | Infrared detection method and infrared detector | |
JP6573405B2 (en) | Stress sensor, stress sensor system | |
JP2023057258A (en) | Fluorescence detection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20190605 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20190529 |