JP2937545B2 - 軸振動計 - Google Patents
軸振動計Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/56—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for comparing two speeds
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/28—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
- G01D5/30—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】 ［発明の目的］
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、回転機器に使用される
軸振動計に関する。
軸振動計に関する。
【０００３】
【従来の技術】図３により従来の軸振動計を説明する。
図３はレーザードプラ振動計を概略的に示す配置図であ
る。レーザー発生器１から射出されたレーザービームは
光学変調器２を通過した後、２本のレーザービーム
ｂ1 ，ｂ2 に分割される。このうち一方のレーザービー
ムｂ1 は測定対象４に向けられる出射ビーム３となり、
他方のレーザービームｂ2 は参照ビーム９となる。測定
対象４において反射された出射ビーム３は測定対象４の
振動速度に応じたドプラーシフトを起こし受光光学系６
から取り込まれる。参照ビーム９および反射ビーム５は
ともに光ファイバーおよびファイバカプラー７の内部で
干渉を起こし受光素子８によって電気信号に変換され
る。この信号を変換器に取り入れ測定対象の振動速度の
出力に変換し、次にその出力を積分して測定対象の振動
変位を出力する。
図３はレーザードプラ振動計を概略的に示す配置図であ
る。レーザー発生器１から射出されたレーザービームは
光学変調器２を通過した後、２本のレーザービーム
ｂ1 ，ｂ2 に分割される。このうち一方のレーザービー
ムｂ1 は測定対象４に向けられる出射ビーム３となり、
他方のレーザービームｂ2 は参照ビーム９となる。測定
対象４において反射された出射ビーム３は測定対象４の
振動速度に応じたドプラーシフトを起こし受光光学系６
から取り込まれる。参照ビーム９および反射ビーム５は
ともに光ファイバーおよびファイバカプラー７の内部で
干渉を起こし受光素子８によって電気信号に変換され
る。この信号を変換器に取り入れ測定対象の振動速度の
出力に変換し、次にその出力を積分して測定対象の振動
変位を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザードプラ
振動計によって軸振動の１点の振動変位は測定できる
が、しかしながら、軸の傾き振動の影響の入らない軸ね
じれ変位を計測できない課題がある。
振動計によって軸振動の１点の振動変位は測定できる
が、しかしながら、軸の傾き振動の影響の入らない軸ね
じれ変位を計測できない課題がある。
【０００５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、回転機器の軸振動を遠隔かつ非接触で計測で
き、１個のセンサで軸ねじれ、回転速度、軸傾斜および
軸変位の計測能力を有する軸振動計を提供することを目
的とする。 ［発明の構成］
たもので、回転機器の軸振動を遠隔かつ非接触で計測で
き、１個のセンサで軸ねじれ、回転速度、軸傾斜および
軸変位の計測能力を有する軸振動計を提供することを目
的とする。 ［発明の構成］
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は回転軸と、この
回転軸にレーザー光を測定光として照射する光学系と、
この光学系から出射されたレーザービームを分割して得
られた一方のレーザービームと他方のレーザービームを
前記回転軸に照射して得られる反射ビームとを共に受光
して干渉を起こさせるカプラーと、このカプラーから放
出される干渉光を受光して電気信号に変換させる受光素
子とを有する軸振動計において、前記回転軸は、上下方
向に少なくとも２箇所取着された複数の測定リングと、
この複数の測定リングの周方向に等配されかつ長さを等
しく放射状に突出して設けられた複数の翼とを有し、前
記光学系は、前記複数の翼の側面に測定光を照射する周
速度光学系と、前記回転軸の中心軸線に向けて少なくと
も２箇所測定光を照射する軸変位光学系とを有すること
を特徴とする。
回転軸にレーザー光を測定光として照射する光学系と、
この光学系から出射されたレーザービームを分割して得
られた一方のレーザービームと他方のレーザービームを
前記回転軸に照射して得られる反射ビームとを共に受光
して干渉を起こさせるカプラーと、このカプラーから放
出される干渉光を受光して電気信号に変換させる受光素
子とを有する軸振動計において、前記回転軸は、上下方
向に少なくとも２箇所取着された複数の測定リングと、
この複数の測定リングの周方向に等配されかつ長さを等
しく放射状に突出して設けられた複数の翼とを有し、前
記光学系は、前記複数の翼の側面に測定光を照射する周
速度光学系と、前記回転軸の中心軸線に向けて少なくと
も２箇所測定光を照射する軸変位光学系とを有すること
を特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明の軸振動計は、複数枚の翼が設けられた
半円状測定リングを組合せて上下に２個回転軸に取付け
る。そして、翼面の軸方向２箇所をターゲットとし軸の
周速度を測定し、また軸表面２箇所軸方向に離れた点を
ターゲットとし軸の軸振動速度を測定する。
半円状測定リングを組合せて上下に２個回転軸に取付け
る。そして、翼面の軸方向２箇所をターゲットとし軸の
周速度を測定し、また軸表面２箇所軸方向に離れた点を
ターゲットとし軸の軸振動速度を測定する。
【０００８】これら４つの速度を積分して変位を出力
し、軸表面２箇所の変位から軸傾き角と軸変位を算出す
る。また２箇所の周速度差を算出しその値から２箇所の
軸表面振動速度差を差し引くと、軸ねじれ速度が出力さ
れるのでその出力を積分して軸ねじれ角が算出できる。
さらに、１つの周速度から同じ軸方向位置にある軸表面
速度を差し引くと軸回転速度を出力することができる。
以上の４つの出力を１つのレーザー発生器から出力され
るレーザーを４分割して、４つの光学系を使用して、上
記４つの振動を１個の振動計で計測できる。
し、軸表面２箇所の変位から軸傾き角と軸変位を算出す
る。また２箇所の周速度差を算出しその値から２箇所の
軸表面振動速度差を差し引くと、軸ねじれ速度が出力さ
れるのでその出力を積分して軸ねじれ角が算出できる。
さらに、１つの周速度から同じ軸方向位置にある軸表面
速度を差し引くと軸回転速度を出力することができる。
以上の４つの出力を１つのレーザー発生器から出力され
るレーザーを４分割して、４つの光学系を使用して、上
記４つの振動を１個の振動計で計測できる。
【０００９】
【実施例】図１および図２を参照しながら本発明に係る
軸振動計の一実施例を説明する。図１は回転軸12に取付
けられた測定リング11と、測定箇所をＡ１，Ａ２，Ｂ
１，Ｂ２，Ｃ，Ｄとして示したものであり、図２は軸振
動計の配置図で、測定リング11と回転軸12は図１のII−
II矢視方向切断の横断面で示している。
軸振動計の一実施例を説明する。図１は回転軸12に取付
けられた測定リング11と、測定箇所をＡ１，Ａ２，Ｂ
１，Ｂ２，Ｃ，Ｄとして示したものであり、図２は軸振
動計の配置図で、測定リング11と回転軸12は図１のII−
II矢視方向切断の横断面で示している。
【００１０】図１および図２から明らかなように測定リ
ング11は半円形状体が一対となって回転軸12に取付けら
れている。この測定リング11には等間隔に同一の長さを
有する６枚の翼13が設けられている。この測定リング11
は回転軸12にボルト（図示せず）により締付けて取付け
られている。測定リング11に対向した位置に軸振動セン
サ14が配置されており、この軸振動センサ14は測定リン
グ11の翼13をターゲットとし、Ａ１，Ｂ１あるいはＡ
２，Ｂ２の箇所にレーザービームを照射する。軸振動セ
ンサ14にはレーザービームによる周速度光学系15と軸変
位光学系16が内蔵されている。但し、翼13の長さｌは周
速度を連続して計測するためには測定リング11の外径ｄ
にレーザービームが当らないよう次式を満足する必要が
ある。 ｌ＞２／ｄ（１−cos ２／θ）sec ２／θ 軸振動センサ14のターゲットはビームが絞られているの
で、幅１mm軸方向数mm程度で十分であるので翼13の枚数
を増しても問題はない。また、翼13間の角度θによる影
響が測定した速度：Ｖに対して周速Ｖh は次式となるの
で補正すればよい。 Ｖh ＝Ｖsec ２／θ あるいは、翼13の枚数を20枚以上（θ＝18°）にすれば
１％の誤差内で測定できる。
ング11は半円形状体が一対となって回転軸12に取付けら
れている。この測定リング11には等間隔に同一の長さを
有する６枚の翼13が設けられている。この測定リング11
は回転軸12にボルト（図示せず）により締付けて取付け
られている。測定リング11に対向した位置に軸振動セン
サ14が配置されており、この軸振動センサ14は測定リン
グ11の翼13をターゲットとし、Ａ１，Ｂ１あるいはＡ
２，Ｂ２の箇所にレーザービームを照射する。軸振動セ
ンサ14にはレーザービームによる周速度光学系15と軸変
位光学系16が内蔵されている。但し、翼13の長さｌは周
速度を連続して計測するためには測定リング11の外径ｄ
にレーザービームが当らないよう次式を満足する必要が
ある。 ｌ＞２／ｄ（１−cos ２／θ）sec ２／θ 軸振動センサ14のターゲットはビームが絞られているの
で、幅１mm軸方向数mm程度で十分であるので翼13の枚数
を増しても問題はない。また、翼13間の角度θによる影
響が測定した速度：Ｖに対して周速Ｖh は次式となるの
で補正すればよい。 Ｖh ＝Ｖsec ２／θ あるいは、翼13の枚数を20枚以上（θ＝18°）にすれば
１％の誤差内で測定できる。
【００１１】次に、回転軸12の表面のターゲットＣ，Ｄ
は回転軸12の中心軸線Ｏと軸振動センサ14を結ぶライン
上とし、１例として点Ｃを軸振動変位用とし、点Ｄを軸
傾斜用とし参照ビームを点Ｃからの反射ビームとすれ
ば、点Ｃと点Ｄの振動速度差が出力されるので積分して
変位に変換し、点Ｃ−点Ｄ間の距離で割れば軸傾斜角の
振動出力とすることができる。
は回転軸12の中心軸線Ｏと軸振動センサ14を結ぶライン
上とし、１例として点Ｃを軸振動変位用とし、点Ｄを軸
傾斜用とし参照ビームを点Ｃからの反射ビームとすれ
ば、点Ｃと点Ｄの振動速度差が出力されるので積分して
変位に変換し、点Ｃ−点Ｄ間の距離で割れば軸傾斜角の
振動出力とすることができる。
【００１２】同様に、点Ａをターゲットとして回転軸12
の回転速度検出用とし、点Ｂを軸ねじれ角速度用とし参
照ビームを点Ａからの反射ビームとすれば、点Ｂと点Ａ
の振動速度が出力される。この出力には回転軸12の傾斜
分も入っているので軸ねじれ速度分とするには、点Ｄと
点Ｃの速度差を差し引き、その値を積分し点Ａ−点Ｂ間
の距離で割れば軸ねじれ角振動出力となる。
の回転速度検出用とし、点Ｂを軸ねじれ角速度用とし参
照ビームを点Ａからの反射ビームとすれば、点Ｂと点Ａ
の振動速度が出力される。この出力には回転軸12の傾斜
分も入っているので軸ねじれ速度分とするには、点Ｄと
点Ｃの速度差を差し引き、その値を積分し点Ａ−点Ｂ間
の距離で割れば軸ねじれ角振動出力となる。
【００１３】上記実施例において、軸ねじれ角振動では
なく、積分をしない軸ねじれ角速度の出力のままで使用
してもよい。この場合には回転軸亀裂の早期検出は可能
である。同様に、軸傾斜角振動も積分しない前の軸傾斜
角速度振動と出力することも可能である。
なく、積分をしない軸ねじれ角速度の出力のままで使用
してもよい。この場合には回転軸亀裂の早期検出は可能
である。同様に、軸傾斜角振動も積分しない前の軸傾斜
角速度振動と出力することも可能である。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば遠隔、非接触で、軸変
位、傾斜角、回転速度、軸ねじれ角振動が１個のセンサ
で計測できるので、回転機器の監視手段としてきわめて
有効である。また、計測センサが一体化しているので、
取付けが容易であり、さらに軸亀裂、回転体の接触等は
軸ねじれ角が運転中に計測できるので、流体に励起され
ている軸ねじれ固有振動の振動数変化、振幅変化を知る
ことができ、軸亀裂を初期の段階で検知診断できる。
位、傾斜角、回転速度、軸ねじれ角振動が１個のセンサ
で計測できるので、回転機器の監視手段としてきわめて
有効である。また、計測センサが一体化しているので、
取付けが容易であり、さらに軸亀裂、回転体の接触等は
軸ねじれ角が運転中に計測できるので、流体に励起され
ている軸ねじれ固有振動の振動数変化、振幅変化を知る
ことができ、軸亀裂を初期の段階で検知診断できる。
【図１】本発明に係る軸振動計の一実施例を説明するた
めの測定リングと測定箇所を示す立面図。
めの測定リングと測定箇所を示す立面図。
【図２】本発明に係る軸振動計の一実施例を示す配置
図。
図。
【図３】従来の軸振動計を概略的に示す配置図。
11…測定リング、12…回転軸、13…翼、14…軸振動セン
サ、15…周速度光学系、16…軸変位光学系。
サ、15…周速度光学系、16…軸変位光学系。
Claims (1)
- 【請求項１】 回転軸と、この回転軸にレーザー光を測
定光として照射する光学系と、この光学系から出射され
たレーザービームを分割して得られた一方のレーザービ
ームと他方のレーザービームを前記回転軸に照射して得
られる反射ビームとを共に受光して干渉を起こさせる干
渉部と、この干渉部から放出される干渉光を受光して電
気信号に変換させる電気信号変換部とを有する軸振動計
において、前記回転軸は、上下方向に少なくとも２箇所
取着された複数の測定リングと、この複数の測定リング
の周方向に等配されかつ長さを等しく放射状に突出して
設けられた複数の翼とを有し、前記光学系は、前記複数
の翼の側面に測定光を照射する周速度光学系と、前記回
転軸の中心軸線に向けて少なくとも２箇所測定光を照射
する軸変位光学系とを有することを特徴とする軸振動
計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3127526A JP2937545B2 (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 軸振動計 |
| US07/889,902 US5293040A (en) | 1991-05-30 | 1992-05-29 | Method and apparatus for measuring vibrations of rotating shaft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3127526A JP2937545B2 (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 軸振動計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04351926A JPH04351926A (ja) | 1992-12-07 |
| JP2937545B2 true JP2937545B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=14962203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3127526A Expired - Fee Related JP2937545B2 (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 軸振動計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5293040A (ja) |
| JP (1) | JP2937545B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4344650C1 (de) * | 1993-12-24 | 1995-01-26 | Mtu Muenchen Gmbh | Signaleinrichtung für Turbomaschinen |
| GB2320756B (en) * | 1996-12-30 | 1999-08-04 | Daewoo Electronics Co Ltd | Method and apparatus for calculating an amount and determining a position of an eccentric mass of a rotary head apparatus of a fixed shaft type |
| US7457785B1 (en) | 2000-08-25 | 2008-11-25 | Battelle Memorial Institute | Method and apparatus to predict the remaining service life of an operating system |
| AU2002353097A1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-07-09 | Battelle Memorial Institute | Methods and systems for analyzing the degradation and failure of mechanical systems |
| AU2003268462A1 (en) * | 2002-09-03 | 2004-03-29 | Parker Medical, Inc. | Multiple grooved x-ray generator |
| JP5374392B2 (ja) * | 2010-01-08 | 2013-12-25 | 株式会社ミツトヨ | 光ファイバ型振動計 |
| US20160145755A1 (en) * | 2013-07-09 | 2016-05-26 | United Technologies Corporation | Lightweight metal parts produced by plating polymers |
| JP6358032B2 (ja) * | 2014-10-14 | 2018-07-18 | 新日鐵住金株式会社 | 速度測定装置及び速度測定方法 |
| US11714195B2 (en) * | 2020-10-05 | 2023-08-01 | Raytheon Technologies Corporation | Optical time of arrival airfoil measurement probe |
| CZ309436B6 (cs) * | 2021-04-13 | 2023-01-11 | České vysoké učení technické v Praze | Zařízení pro měření vibrací pohybujícího se objektu |
| CN114441793B (zh) * | 2022-01-07 | 2022-11-11 | 山西大学 | 基于异拓扑荷涡旋光的旋转物体角速度测量装置和方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4060329A (en) * | 1975-10-23 | 1977-11-29 | General Electric Company | Method and apparatus for measuring deflection of rotating airfoils |
| US4086808A (en) * | 1976-07-26 | 1978-05-02 | Aerodyne Research, Inc. | Motion detection and measurement |
| US4080823A (en) * | 1976-11-05 | 1978-03-28 | United Technologies Corporation | Vibration measurement |
| JPS5550133A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-11 | Toshiba Corp | Abnormal rotation detector |
| US4751382A (en) * | 1986-09-23 | 1988-06-14 | Reiton, Limited | Laser sensor with encoded laser output signal |
-
1991
- 1991-05-30 JP JP3127526A patent/JP2937545B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-05-29 US US07/889,902 patent/US5293040A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04351926A (ja) | 1992-12-07 |
| US5293040A (en) | 1994-03-08 |
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