JPH05187972A - 動翼の振動モード判定方法及び動翼の振動モード判定装置 - Google Patents

動翼の振動モード判定方法及び動翼の振動モード判定装置

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JPH05187972A
JPH05187972A JP2579792A JP2579792A JPH05187972A JP H05187972 A JPH05187972 A JP H05187972A JP 2579792 A JP2579792 A JP 2579792A JP 2579792 A JP2579792 A JP 2579792A JP H05187972 A JPH05187972 A JP H05187972A
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JP
Japan
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moving blade
vibration mode
holography
light
object light
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JP2579792A
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English (en)
Inventor
Koreichi Ehata
維一 江畑
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G01H1/006Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines of the rotor of turbo machines

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動翼の振動モードを確実に判定できるように
する。 【構成】 レーザ発振器2から出力されるレーザ光3を
ハーフミラー4により物体光5と参照光6とに分割し、
前記物体光5を全反射ミラー7,8によって動翼1へ照
射すると、動翼1の腹面により反射する物体光5がテレ
ビカメラ10に入射し、前記動翼1の前縁により反射す
る物体光5aは、全反射ミラー16により前記テレビカ
メラ10に入射し、前記参照光6は、全反射ミラー1
1,12によって前記テレビカメラ10に入射する。よ
って、テレビモニタ13には、前記テレビカメラ10か
ら出力される画像信号14により、動翼1の腹面のホロ
グラフィーと、動翼1の前縁のホログラフィーとが画像
表示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は動翼の振動モード判定方
法及び動翼の振動モード判定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】軸流式空気圧縮機やタービンエンジン等
の回転機械の動翼は、該動翼が取り付けられている軸の
回転数が動翼の固有振動数と合致する共振点に達すると
振動する。
【0003】上記回転機械の動翼は、該動翼に作用する
曲げモーメント等の応力がある値以下であると、応力が
繰り返し作用しても動翼に亀裂等の損傷が生じないが、
動翼に作用する応力がある値を超えると応力の繰り返し
数が一定値を超えた際に、動翼に亀裂等の損傷が生じる
(このような現象を高サイクル疲労寿命とよぶ)。
【0004】このような、回転機械の動翼の高サイクル
疲労寿命を知るためには、動翼の一翼に対して振動試験
を行い、動翼の振幅と振動モードを求めて、それらの計
測値から動翼に作用する応力を解析する必要がある。
【0005】図2は従来より用いられている動翼の振動
モード判定装置の一例を示し、1は振動モードを測定す
べき動翼、2はレーザ光3を発生し得るレーザ発振器、
4はレーザ発振器2から出力されるレーザ光3の半分を
物体光5として透過させ、残りの半分を参照光6として
反射するハーフミラー、7はハーフミラー4を透過する
物体光5を反射する全反射ミラー、8は全反射ミラー7
により反射される物体光5を反射して動翼1の腹面側よ
り該動翼1に照射する全反射ミラーである。
【0006】9は動翼1の腹面により反射する物体光5
のビーム径を調節するレンズ、10はレンズ9を透過す
る物体光5が入射し得るように、前記レーザ発振器2に
並設されたテレビカメラである。
【0007】11は前記ハーフミラー4より入射する参
照光6を反射する全反射ミラー、12は全反射ミラー1
1により反射される参照光6を前記テレビカメラ10へ
入射させる全反射ミラーである。
【0008】13は前記テレビカメラ10から出力され
る画像信号14をホログラフィーとして画像化するテレ
ビモニタ、15は前記画像信号14を記録するビデオテ
ープレコーダである。
【0009】上述した構成を有する振動モード判定装置
により動翼の振動モードを判定する際には、テレビカメ
ラ10、テレビモニタ13、ビデオテープレコーダ15
を作動させ、動翼1を所定の振動数で振動させる。
【0010】この状態で、レーザ発振器2からレーザ光
3を出力させると、該レーザ光3の半分は物体光5とし
てハーフミラー4を透過し、全反射ミラー7,8を経て
動翼1の腹面側より該動翼1に照射される。
【0011】動翼1の腹面により反射する物体光5は、
レンズ9によりビーム径を調整され、テレビカメラ10
に入射する。
【0012】一方、前記レーザ光3の残りの半分は参照
光6としてハーフミラー4により反射され、全反射ミラ
ー11,12を経て前記テレビカメラ10に入射する。
【0013】テレビカメラ10は、動翼1の腹面により
反射する物体光5と参照光6の画像信号14を出力し、
該画像信号14がホログラフィーとしてテレビモニタ1
3に画像表示されるとともに、ビデオテープレコーダ1
5に記録される。
【0014】このような動翼1の腹面のホログラフィー
計測を行うと、図3に示すように、動翼1の振動モード
が一次曲げ振動(動翼1の翼端部が左右に曲げられる振
動)である場合には図6(a)に示すような形状のホロ
グラフィーが、また、図4に示すように、動翼1の振動
モードが一次ねじり振動(動翼1の翼端部が動翼1の中
心線Xを中心として左右にねじられる振動)である場合
には図7(a)に示すような形状のホログラフィーが、
更に、図5に示すように、動翼1の振動モードがエッジ
ワイズ振動(動翼1の翼端部が前後へ往復動する振動)
である場合には図8(a)に示すような形状のホログラ
フィーが、それぞれ前記テレビモニタ13に画像表示さ
れる。
【0015】この各振動モードにおける動翼1の腹面の
ホログラフィーは、動翼1の形状が多少異なっていても
大体同じような傾向を呈するので、従来は、動翼1の腹
面のホログラフィから動翼1の振動モードを判定してい
た。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】ところが、動翼1の振
動モードが一次ねじり振動である場合のホログラフィー
の形状と、振動モードがエッジワイズ振動である場合の
ホログラフィーの形状は、極めて類似した形状でテレビ
モニタ13に画像表示されることがある。
【0017】このため、動翼1の振動モードが一次ねじ
り振動であるのか、あるいはエッジワイズ振動であるの
かの判定に迷ったり、振動モードの判定を誤ったりする
ことがあった。
【0018】
【調査結果による知見】かかる問題を解決するため発明
者は、動翼1のホログラフィーを種々の方向から計測
し、各方向から計測したホログラフィの形状と動翼1の
振動モードとの関係について鋭意調査を行った結果、下
記のような知見を得るに至った。
【0019】すなわち、動翼1の向きを変えて該動翼1
の前縁(後縁)のホログラフィーを計測すると、図3に
示すように、動翼1の振動モードが一次曲げ振動である
場合には図6(b)に示すような形状のホログラフィー
が、また、図4に示すように、動翼1の振動モードが一
次ねじり振動である場合には図7(b)に示すような形
状のホログラフィーが、更に、図5に示すように、動翼
1の振動モードがエッジワイズ振動である場合には図8
(b)に示すような形状のホログラフィーが、それぞれ
前記テレビモニタ13に画像表示され、よって、振動モ
ードが一次ねじり振動である場合とエッジワイズ振動で
ある場合とでは、動翼1の前縁(後縁)のホログラフィ
ーの形状が全く異なった形状になるということがわかっ
た。
【0020】
【発明の目的】本発明は上述した実情に鑑みなしたもの
で、動翼の振動モードを確実に判定できるようにするこ
とを目的としている。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項1に記載した動翼の振動モード判定方
法においては、振動する動翼の腹面あるいは背面のホロ
グラフィーと、前記動翼の前縁あるいは後縁のホログラ
フィーを画像化し、前記二つのホログラフィーより動翼
の振動モードを判定する。
【0022】また、本発明の請求項2に記載した動翼の
振動モード判定装置は、レーザ光を発生し得るレーザ発
振器と、該レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部
を物体光として透過させ且つ前記レーザ光の残りを参照
光として反射するハーフミラーと、ハーフミラーから出
力される物体光を動翼へ照射する物体光照射系光学機器
と、前記動翼の腹面あるいは背面により反射する物体光
が入射し得るように配設されたテレビカメラと、前記ハ
ーフミラーにより反射する参照光を前記テレビカメラへ
入射させる参照光系光学機器と、前記動翼の前縁あるい
は後縁により反射する物体光を前記テレビカメラへ入射
させる物体光反射系光学機器と、前記テレビカメラから
出力される画像信号をホログラフィーとして画像化する
テレビモニタとを備えている。
【0023】
【作用】本発明の請求項1に記載した動翼の振動モード
判定方法においては、振動する動翼の腹面あるいは背面
のホログラフィーと、前記動翼の前縁あるいは後縁のホ
ログラフィーとを画像化させ、これら二つのホログラフ
ィーより動翼の振動モードを判定する。
【0024】本発明の請求項2に記載した動翼の振動モ
ード判定装置においては、レーザ発振器から出力される
レーザ光をハーフミラーにより物体光と参照光とに分割
し、ハーフミラーから出力される物体光を、物体光照射
系光学機器によって動翼へ照射すると、動翼の腹面ある
いは背面により反射する物体光がテレビカメラに入射す
る。
【0025】また、前記動翼の前縁あるいは後縁により
反射する物体光は、物体光反射系光学機器によって前記
テレビカメラに入射する。
【0026】更に、前記参照光は、参照光系光学機器に
よってテレビカメラに入射する。
【0027】よって、テレビモニタには、前記テレビカ
メラから出力される画像信号により、動翼の腹面あるい
は背面のホログラフィーと、前記動翼の前縁あるいは後
縁のホログラフィーとが画像表示される。
【0028】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
【0029】図1は本発明の動翼の振動モード判定装置
の一実施例を示すもので、本実施例の基本的な構造は、
図2に示す動翼の振動判定装置と略同一であり、図2と
同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【0030】本実施例の動翼の振動モード判定装置で
は、動翼1の前縁に対向するように全反射ミラー16を
設け、該全反射ミラー16により動翼1の前縁により反
射する物体光5aを、レンズ9を介して物体光5とは若
干異なる角度でテレビカメラ10へ入射させ得るように
している。
【0031】上述した構成を有する振動モード判定装置
により動翼の振動モードを判定する際には、テレビカメ
ラ10、テレビモニタ13、ビデオテープレコーダ15
を作動させ、動翼1を所定の振動数で振動させる。
【0032】この状態で、レーザ発振器2からレーザ光
3を出力させると、該レーザ光3の半分は物体光5とし
てハーフミラー4を透過し、全反射ミラー7,8を経て
動翼1の腹面側より該動翼1に照射され、動翼1の腹面
により反射する物体光5は、レンズ9によりビーム径を
調整され、テレビカメラ10に入射する。
【0033】また、動翼1の前縁により反射する物体光
5は、全反射ミラー16により反射し、レンズ9を経て
テレビカメラ10に入射する。
【0034】一方、前記レーザ光3の残りの半分は参照
光6としてハーフミラー4により反射され、全反射ミラ
ー11,12を経て前記テレビカメラ10に入射する。
【0035】テレビカメラ10は、前記物体光5と参照
光6、及び物体光5aと参照光6による画像信号14を
出力し、テレビモニタ13に、動翼1の腹面のホログラ
フィと動翼1の前縁のホログラフィが同時に画像表示さ
れる。
【0036】従って、図3に示すように、動翼1の振動
モードが一次曲げ振動である場合には図6(a)、図6
(b)に示すような形状の動翼1の腹面と前縁のホログ
ラフィーが、また、図4に示すように、動翼1の振動モ
ードが一次ねじり振動である場合には図7(a)、図7
(b)に示すような形状の動翼1の腹面と前縁のホログ
ラフィーが、更に、図5に示すように、動翼1の振動モ
ードがエッジワイズ振動である場合には図8(a)、図
8(b)に示すような形状の動翼1の腹面と前縁のホロ
グラフィーが、それぞれ前記テレビモニタ13に画像表
示される。
【0037】よって、この動翼1の腹面のホログラフィ
と前縁のホグラフィを観察することにより、ホログラフ
ィの形状が類似している場合(一次ねじり振動とエッジ
ワイズ振動の動翼1の腹面のホログラフィ、あるいは一
次曲げ振動とエッジワイズ振動の動翼1の前縁のホログ
ラフィ)でも動翼1の振動モードを確実に判定すること
ができる。
【0038】なお、本発明の動翼の振動モード判定方法
及び動翼の振動モード判定装置は、上述した実施例にの
み限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0039】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の動翼の振動
モード判定方法及び動翼の振動モード判定装置のいずれ
においても、動翼の振動モードを確実に判定することが
でき、振動中の動翼に作用する応力をより正確に解析す
ることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の動翼の振動モード判定装置の一実施例
を示す概念図である。
【図2】従来の動翼の振動モード判定装置の一例を示す
概念図である。
【図3】動翼が一次曲げ振動をする状態を示す斜視図で
ある。
【図4】動翼が一次ねじり振動をする状態を示す斜視図
である。
【図5】動翼がエッジワイズ振動を状態を示す斜視図で
ある。
【図6】動翼が一次曲げ振動をする際のホログラフィを
示す図である。
【図7】動翼が一次ねじり振動をする際のホログラフィ
を示す図である。
【図8】動翼がエッジワイズ振動をする際のホログラフ
ィを示す図である。
【符号の説明】
1 動翼 2 レーザ発振器 3 レーザ光 4 ハーフミラー 5,5a 物体光 6 参照光 7,8 全反射ミラー(物体光照射系光学機器) 10 テレビカメラ 11,12 全反射ミラー(参照光系光学機器) 13 テレビモニタ 14 画像信号 16 全反射ミラー(物体光反射系光学機器)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動する動翼の腹面あるいは背面のホロ
    グラフィーと、前記動翼の前縁あるいは後縁のホログラ
    フィーを画像化し、前記二つのホログラフィーより動翼
    の振動モードを判定することを特徴とする動翼の振動モ
    ード判定方法。
  2. 【請求項2】 レーザ光を発生し得るレーザ発振器と、
    該レーザ発振器から出力されるレーザ光の一部を物体光
    として透過させ且つ前記レーザ光の残りを参照光として
    反射するハーフミラーと、ハーフミラーから出力される
    物体光を動翼へ照射する物体光照射系光学機器と、前記
    動翼の腹面あるいは背面により反射する物体光が入射し
    得るように配設されたテレビカメラと、前記ハーフミラ
    ーにより反射する参照光を前記テレビカメラへ入射させ
    る参照光系光学機器と、前記動翼の前縁あるいは後縁に
    より反射する物体光を前記テレビカメラへ入射させる物
    体光反射系光学機器と、前記テレビカメラから出力され
    る画像信号をホログラフィーとして画像化するテレビモ
    ニタとを備えてなることを特徴とする動翼の振動モード
    判定装置。
JP2579792A 1992-01-16 1992-01-16 動翼の振動モード判定方法及び動翼の振動モード判定装置 Pending JPH05187972A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001046654A1 (de) * 1999-12-21 2001-06-28 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur erzeugung von zeitmarken beliebiger punkte auf sich bewegenden bauteilen
JP2004138590A (ja) * 2002-10-21 2004-05-13 Graphtec Corp レーザドップラ振動計

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