JPH04351926A - 軸振動計 - Google Patents
軸振動計Info
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- JPH04351926A JPH04351926A JP3127526A JP12752691A JPH04351926A JP H04351926 A JPH04351926 A JP H04351926A JP 3127526 A JP3127526 A JP 3127526A JP 12752691 A JP12752691 A JP 12752691A JP H04351926 A JPH04351926 A JP H04351926A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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
回転軸に上下方向に２箇所取着された測定リングと、こ
の測定リングに設けられた長さが等しい複数の翼と、こ
の翼に測定光を照射する周速光学系および軸変位光学系
を内蔵した軸振動センサとを具備したことを特徴とする
。
回転軸に上下方向に２箇所取着された測定リングと、こ
の測定リングに設けられた長さが等しい複数の翼と、こ
の翼に測定光を照射する周速光学系および軸変位光学系
を内蔵した軸振動センサとを具備したことを特徴とする
。
【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。
、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，
Ｂ１，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，
Ｂ１，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Ａ２，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Ａ２，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。
Ｄは回転軸１２の中心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１
２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。
２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。
、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
。
振動センサ、１５…周速度光学系、１６…軸変位光学系
。
Claims (1)
- 【請求項１】 回転軸と、この回転軸に上下方向に２
箇所取着された測定リングと、この測定リングに設けら
れた長さが等しい複数の翼と、この翼に測定光を照射す
る周速光学系および軸変位光学系を内蔵した軸振動セン
サとを具備した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 true JPH04351926A (ja) | 1992-12-07 |
| JP2937545B2 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) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016080426A (ja) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | 速度測定装置及び速度測定方法 |
Families Citing this family (10)
| 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 |
| WO2003054503A2 (en) * | 2001-12-07 | 2003-07-03 | Battelle Memorial Institute | Methods and systems for analyzing the degradation and failure of mechanical systems |
| WO2004023852A2 (en) * | 2002-09-03 | 2004-03-18 | 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 |
| CA2917877A1 (en) * | 2013-07-09 | 2015-05-21 | United Technologies Corporation | Lightweight metal part produced by plating polymers |
| 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 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5550133A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-11 | Toshiba Corp | Abnormal rotation detector |
Family Cites Families (4)
| 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 |
| 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
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5550133A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-11 | Toshiba Corp | Abnormal rotation detector |
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| JP2016080426A (ja) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | 速度測定装置及び速度測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5293040A (en) | 1994-03-08 |
| JP2937545B2 (ja) | 1999-08-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |