JPS58197594A - Status quantity detector for rotor - Google Patents

Status quantity detector for rotor

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JPS58197594A
JPS58197594A JP7987782A JP7987782A JPS58197594A JP S58197594 A JPS58197594 A JP S58197594A JP 7987782 A JP7987782 A JP 7987782A JP 7987782 A JP7987782 A JP 7987782A JP S58197594 A JPS58197594 A JP S58197594A
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rotating body
state quantity
conversion element
photoelectric conversion
detection device
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利明 小針
清 名村
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転体の状態量を検出する装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a device for detecting state quantities of a rotating body.

従来よシ、タービン、あるいは圧縮機等の回転体の状態
量、例えば回転体に半径方向に取り付けられ、回転軸と
作動流体との間でエネルギー変換を行う動翼のひずみや
該動翼表面の圧力、あるいは回転体上程々の点に於ける
温度等を測定する際、回転体から外部へ信号を取り出す
ために、スリップリングあるいはラジオテレメータが用
いられている0例えばラジオテレメータを用いた回転体
の状態量検出装置の構成図を鴎1図に示す。回転体上の
状態音検出センサ3であるひずみゲージ、熱電対、圧力
変換器等によって得られた各種状態量は、送信器20を
経て送信アンテナ21より、静止側の受信アンテナ41
へ送られる。また4はバッテリー、40Fi受信器であ
る。上述のようにして各種状態tは、回転側から外部静
止側へ取、り出されることになる。ラジオテレメータに
よる信号の外部取り出しは、回転軸端全使用しないこと
、数帯域に制限があシ、更に複数の状態量信号を送信す
る場合、混信を避けるためにある程度以上の周波数間隔
を搬送波に持たせる必要があるため、−搬に混信を避け
るためには2MHz以上の間隔が必要とされている。上
述の理由によシラジオテレメータでは、送信する状態量
の信号数ケあまり多くできない、すなわちチャンネル数
に制限があるという欠点がある。また、送受信アンテナ
のセツティングが面倒であること、周囲金属物や磁界の
影響によシ送受信時にノイズが生じることなどの欠点も
ある。スリップリングの場合はラジオテレメータよりも
多チャンネル信号f取り出せるが、回転軸端を使用する
こと、水銀やカーボンブラシを用いて回転側と静止側の
信号授受を行うために、接触部でノイズが発生しやすく
、外分も知い等の欠点がある。。
Conventionally, state quantities of a rotating body such as a turbine or a compressor, such as the distortion of the rotor blades that are attached to the rotor in the radial direction and perform energy conversion between the rotating shaft and the working fluid, and the surface of the rotor blade. When measuring pressure or temperature at a certain point on a rotating body, a slip ring or radio telemeter is used to extract signals from the rotating body to the outside. A configuration diagram of the state quantity detection device is shown in Figure 1. Various state quantities obtained by the state sound detection sensor 3 on the rotating body, such as a strain gauge, a thermocouple, or a pressure transducer, are transmitted via the transmitter 20 to the transmitting antenna 21 and then to the receiving antenna 41 on the stationary side.
sent to. 4 is a battery and a 40Fi receiver. As described above, the various states t are taken out from the rotating side to the external stationary side. When extracting signals externally using a radio telemeter, the end of the rotating shaft must not be used, there are restrictions on several bands, and when transmitting multiple state quantity signals, carrier waves must have a certain frequency interval to avoid interference. Therefore, an interval of 2 MHz or more is required to avoid interference on the transmission line. For the reasons mentioned above, the sill radiotelemeter has the disadvantage that it cannot transmit a large number of state quantity signals, that is, there is a limit to the number of channels. It also has disadvantages, such as the troublesome setting of transmitting and receiving antennas, and the generation of noise during transmitting and receiving due to the influence of surrounding metal objects and magnetic fields. Slip rings can extract more channel signals than radio telemeters, but because they use the end of the rotating shaft and use mercury or carbon brushes to send and receive signals between the rotating and stationary sides, noise is generated at the contact area. There are disadvantages such as being easy to understand and not knowing much about the outside world. .

本発明の目的は、多チャンネル化が容易で、磁界等の影
響によるノイズ発生の恐れが無い回転体の状態量検出装
置を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a state quantity detection device for a rotating body that can be easily multi-channeled and is free from noise generation due to the influence of magnetic fields and the like.

本発明の特徴とするところは、回転体の回転側に、回転
体の状態量を検出するセンサと、センサと共に該状態量
を電気信号に変換する機器を有する回転体の状態量検出
装置において、該ル、気信号を光信号に変換する少なく
とも1個の電気光変換素子を備え、かつこれら横溢に電
力供給を行う電源部、並びに電気信号を増幅しバイアス
を加える増幅バイアス回路部を設け、一方静止側には少
なくとも1個の光電変換素子を、その光人出方向が一致
するように対向して回転体周方向に配置し、光111変
換素子によシミ焦光変換素子出力の光信号を′眠気4に
号に変換することにより回転体の状性量を検出するとこ
ろにある。
The present invention is characterized in that a state quantity detection device for a rotating body includes a sensor for detecting the state quantity of the rotating body on the rotation side of the rotating body, and a device that converts the state quantity into an electrical signal together with the sensor. The system is provided with at least one electro-optical conversion element that converts an electrical signal into an optical signal, and a power supply unit that supplies power to these elements, and an amplification bias circuit unit that amplifies and biases the electrical signal, while At least one photoelectric conversion element is arranged on the stationary side in the circumferential direction of the rotating body so that the light output directions thereof coincide with each other, and the optical signal output from the spot-focused light conversion element is transferred to the optical 111 conversion element. 'Drowsiness4' is converted into a number to detect the state quantity of the rotating body.

μ丁本発明の一実施例である光を用いた同転体の状態量
検出装置を図面によって詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A device for detecting the state quantity of a corotator using light, which is an embodiment of the present invention, will be described in detail with reference to the drawings.

第2図は本発明の一実施例を示す光を用いた回転体の状
態量検出装置における光信号授受装置の配置を示す同転
機断面図であって、回転体11ケーシング2、回転体の
状@曽全検出するセンサ3、電源供給を行う電源部4、
信号増幅バイアス付加のための増幅バイアス回wj15
、センサ3で得られた状態量を表す電気信号を光信号に
変換する電気光変換素子5′3、静止側に取り付けられ
、電気光変換素子5′から発せられる光信号を得て電気
信号に変換する光電変換素子6から成っている。
FIG. 2 is a sectional view of a rotary machine showing the arrangement of an optical signal exchange device in an apparatus for detecting the state quantity of a rotating body using light according to an embodiment of the present invention. @Zengzen Sensor 3 for detection, power supply unit 4 for supplying power,
Amplification bias circuit wj15 for adding signal amplification bias
, an electro-optic conversion element 5'3 that converts an electrical signal representing the state quantity obtained by the sensor 3 into an optical signal, which is attached to the stationary side and converts the optical signal emitted from the electro-optic conversion element 5' into an electrical signal. It consists of a photoelectric conversion element 6 that performs conversion.

タービン、あるいは圧縮機郷回転横溢の回転側1上に設
置された歪、圧力又は温度測定等を目的とした状態量検
出セ/す3は、電源部4から供給される電力によシ作動
し、検出された状態量の電気信号は増幅バイアス回路部
15によって適宜増幅及びバイアス付加がなされ、電気
光変換素子5′へ送られる。電気光変換素子5′は入力
電気信号1、a、に比例した強さの光を回転体1−上か
ら常時出力し、静止側、すなわちケーシング上に、電気
光変換素子5′の光出力方向に対向するように回転体周
方向に配置された1個以上の光電変換素子6によって光
を感知し、光の強さに比例した電流を出力する。−例と
して、状態量検出上/すが1個の喝合における、回転体
からの状態tmり出し及び状態量再現について述べる。
A state quantity detection unit 3 installed on the rotating side 1 of the turbine or compressor overflow for the purpose of measuring strain, pressure, temperature, etc. is operated by electric power supplied from the power supply unit 4. The electrical signal of the detected state quantity is appropriately amplified and biased by the amplification bias circuit section 15, and sent to the electro-optical conversion element 5'. The electro-optic conversion element 5' constantly outputs light with an intensity proportional to the input electric signal 1,a from above the rotating body 1-, and the light output direction of the electro-optic conversion element 5' is directed to the stationary side, that is, on the casing. Light is sensed by one or more photoelectric conversion elements 6 disposed in the circumferential direction of the rotating body so as to face each other, and a current proportional to the intensity of the light is output. - As an example, we will describe the extraction of the state tm from the rotating body and the reproduction of the state quantity in the case of a state quantity detection top/body combination.

電気光変換素子として半導体レーザを用いる。回転体が
1回転する間に検出する状iWMtに変動が無い場合、
静止側に取り付けられる光電変換素子は1個で充分−G
あるが、1回転の間に状態量が変動する場合には複数個
の光電変換素子を必要とする。第3図に回転体が1回転
する間に状態量が変動しない場合の信号取υ出し及び出
力信号を示す説明図である。第3図ではケージング餉の
図は省略し、静止側では充電変換素子6のみが描かれて
いる。回転体IFi一定角速度ωで回転している。その
際、状態量検出センサ3で得られた信号は増幅バイアス
回路部15テ増幅、バイアス付加されて半導体レーザ5
へ送られ、信号′区流に比例した強さケ持つ光が発せら
れる。半導体レーザを含む電気光変換素子は一定方向す
なわち順電流が流れた時にのみ光を発する。
A semiconductor laser is used as the electro-optical conversion element. If there is no change in the state iWMt detected during one rotation of the rotating body,
One photoelectric conversion element installed on the stationary side is sufficient -G
However, if the state quantity changes during one rotation, a plurality of photoelectric conversion elements are required. FIG. 3 is an explanatory diagram showing signal output and output signals when the state quantity does not change during one revolution of the rotating body. In FIG. 3, the illustration of the casing hook is omitted, and only the charge conversion element 6 is depicted on the stationary side. The rotating body IFi is rotating at a constant angular velocity ω. At this time, the signal obtained by the state quantity detection sensor 3 is amplified and biased by the amplification bias circuit section 15, and the signal is applied to the semiconductor laser 5.
A light whose intensity is proportional to the signal current is emitted. Electro-optical conversion elements including semiconductor lasers emit light only in a certain direction, that is, when forward current flows.

そこでセンサからの信号が逆電流の時も動作を行い、状
態量が検出できるように、全ての状態量信号が、1順″
vjL流となるようなバイアス付加がなされている。ケ
ーシングに取り付けられた1個の光電変換素子は回転体
1が1回転するr、(だけ光を感じ光の強さに比例した
大きさの1i流を出力する。
Therefore, in order to operate even when the signal from the sensor is a reverse current, and to detect the state quantity, all state quantity signals are in the 1st order.
A bias is applied to create a vjL flow. One photoelectric conversion element attached to the casing senses light by the amount r when the rotating body 1 rotates once, and outputs a current 1i of a magnitude proportional to the intensity of the light.

第3図には該出力を流と1回転当り1つの)くルス出力
を行う回転パルスを、横軸に時間をとり併記しである。
In FIG. 3, the output is expressed as a current, and the rotation pulse that produces one pulse output per rotation is plotted along with time on the horizontal axis.

1回転に1つ得られる出力電流は、時間t。=1/2π
ωの時間間隔を有するノくルスとして得られる。そして
あらかじめ得られている状伸量−出力′WjL流較正頃
よシ回転体の状態量を検出することができる。半導体レ
ーザの光出力対入力電流特性を第4図に示す。光出力は
温度により変化するが温度補正を行えば問題はない。半
導体レーザ入力端子と光出力の関係が線形である領域で
使用したい場合は、セッサ3で得られた状態量電気信号
を増幅バイアス回路部15で増幅、ノクイアス付加後半
導体レーザ5へ入力するわけだが、ノ(イアス付加を大
きくすれば入力端子と光出力の線形関係が得られる。第
3図に示した例、すなわち光電変換素子を1個だけ使用
した本発明の光を用いた回転体の状態量検出装fitは
、測定灯家状軸量が時間変化しない静ひずみ、温度、定
富圧力測定等に適する。回転体が1回転する間に状態量
が変動する場合の信号取り出し及び出力信号を第5図に
示す。静止側ケーシングには回転体1七の半導体レーザ
5と光人出方向が一致するように対向する形で複数個の
光電変換素子6が回転周上に配置されている。半導体レ
ーザの光出力方向は必ずしも回転軸と平行でなくてもか
まわない。平行でない場合、回転と共に光出力方向は回
転全周にわたって変化するが、各々の位置に配置された
光電変換素子の受光方向を光出力方向に一致させれば良
いからである。第5図では10個の光電変換素子?用い
た例について示してあり、静止側で回転体周方向に配置
された光!変換素子6の軸方向からW、た配置図を第7
図に記号68〜6jで示す。回転体1上に取り付けられ
た半導体レーザ5が1回転する間に光電変換素子6a〜
6jはこの順番に各々1度だけ光を感知し、第5図にお
ける7a〜7jのパルス電流を出力する。状態量は変動
しているために出力電流もそれに比例して変化する。
One output current obtained per revolution is obtained at time t. =1/2π
It is obtained as a noculus with a time interval of ω. Then, it is possible to detect the state amount of the rotating body during the pre-obtained state elongation amount-output 'WjL flow calibration. FIG. 4 shows the optical output versus input current characteristics of the semiconductor laser. Although the optical output changes depending on the temperature, there is no problem if temperature correction is performed. If the semiconductor laser is to be used in a region where the relationship between the input terminal and the optical output is linear, the state quantity electric signal obtained by the processor 3 is amplified by the amplification bias circuit section 15 and inputted to the semiconductor laser 5 after adding noise. , (If the Ias addition is increased, a linear relationship between the input terminal and the optical output can be obtained.The example shown in Fig. 3, that is, the state of the rotating body using the light of the present invention using only one photoelectric conversion element The quantity detection device FIT is suitable for measuring static strain, temperature, constant pressure, etc. where the measurement lampshaft quantity does not change over time.It is suitable for taking out signals and outputting signals when the state quantity changes during one revolution of the rotating body. As shown in Fig. 5, a plurality of photoelectric conversion elements 6 are arranged on the rotating circumference in the stationary side casing so as to face the semiconductor laser 5 of the rotating body 17 so that the direction of light output coincides with that of the photoelectric conversion elements 6. The light output direction of the semiconductor laser does not necessarily have to be parallel to the rotation axis. If it is not parallel, the light output direction changes over the entire rotation as it rotates, but the light reception direction of the photoelectric conversion element placed at each position changes. This is because it is sufficient to match the light output direction with the light output direction. Fig. 5 shows an example using 10 photoelectric conversion elements, in which the light conversion elements 6 arranged in the circumferential direction of the rotating body on the stationary side are W from the axial direction, the layout diagram is 7th
They are indicated by symbols 68 to 6j in the figure. While the semiconductor laser 5 mounted on the rotating body 1 rotates once, the photoelectric conversion elements 6a to
6j senses light only once in this order, and outputs the pulse currents 7a to 7j in FIG. 5. Since the state quantity is changing, the output current also changes in proportion to it.

この際、電気光変換素子は順電流が流れた時のみ作動し
て光を発するために交流の変動成分をそのまま電気光変
換素子へそのまま入力しても逆電流では作動しない。そ
こで増幅バイアス回路部15によってバイアスを付10
した後半導体レーザ5へ入力することにより変動成分を
光にできる。第6図にはセンサで得られた変動状態量を
光電変換可能な111%流とする回路のブロック線図と
信号の変化の様子が示しである。センサ3で得られた状
態量信号IFi増幅バイアス回路部15の中の増幅部で
増幅され信号冒となる。しかしこのままの状態で半導体
レーザ5へ入力すると逆を流、この場合負の電流を逆電
流とすれば、電流がマイナスの領域では電気光変換は行
われない。そこで増幅バイアス回路部15の中のバイア
ス部でバイアスを加え、全て順電流、プラスの電流lと
している。これを電気光変換するレーザ半導体5へ人力
することによってセンサ3で得られた変動状物量を光信
号として送信することを可能にしている。第5図におけ
るパルス%Jltを時系列に並べ、頂点を結んだのが信
号8で、これは回転体1上のセンサ3で得られ丸状態量
である。このようにして時間的に変動する回転体の状態
量を本発明により得ることが可能となる。以上は測定状
態量が1つの場合について述べたが、測定状態量が複数
の場合でも同様に本発明が適用できる。例えば、測覧す
る状態量が3個の場合について考え、る。測定状態量が
3個であるからそれぞれの状態蓋亀気伯号を光信号に変
換するために3個の半導体レーザが必要であシ、各々の
半導体レーザを記号5a、5b、5cテ表ス。ケーシン
グ側に半導体レー−tt’5a〜5Cと光人出方向が一
致するように対向する形で回転体局方向に配置しである
光電変換素子の数は71固とし、それらを、回転体の回
転方向に順番に記号6a、6b、6c、6d、6e、6
f、6gで表す。それぞれの光電変換素子は回転体が1
回転する間に半導体レーザ5a、5b、5cの合計3つ
の光出力を感知し、3個の%fMパルスを出力する。
At this time, the electro-optical conversion element operates and emits light only when a forward current flows, so even if the fluctuating component of alternating current is directly input to the electro-optical conversion element, it will not operate with a reverse current. Therefore, a bias is applied by the amplification bias circuit section 15.
After that, the fluctuating component can be converted into light by inputting it to the semiconductor laser 5. FIG. 6 shows a block diagram of a circuit that converts the variable state quantity obtained by the sensor into a 111% flow that can be photoelectrically converted, and shows how signals change. The state quantity signal IFi obtained by the sensor 3 is amplified by the amplification section in the amplification bias circuit section 15 and becomes a signal. However, if the current is input to the semiconductor laser 5 in this state, the current will flow in the opposite direction. In this case, if a negative current is used as a reverse current, no electro-optical conversion will occur in the region where the current is negative. Therefore, a bias section in the amplification bias circuit section 15 applies a bias, and all the currents are forward currents, which are positive currents l. By manually inputting this to the laser semiconductor 5 which performs electro-optical conversion, it is possible to transmit the variable quantity obtained by the sensor 3 as an optical signal. The pulse %Jlt in FIG. 5 is arranged in time series and the vertices are connected to form a signal 8, which is obtained by the sensor 3 on the rotating body 1 and is a round state quantity. In this way, the present invention makes it possible to obtain state quantities of the rotating body that vary over time. Although the case where there is one measured state quantity has been described above, the present invention is similarly applicable to the case where there is a plurality of measured state quantities. For example, consider a case where there are three state quantities to be measured. Since there are three state quantities to be measured, three semiconductor lasers are required to convert each state into an optical signal. . The number of photoelectric conversion elements is set to 71, which are arranged on the casing side in a manner facing the semiconductor lasers tt'5a to 5C so that the direction of light output coincides with the rotating body station. Symbols 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6 in order in the rotation direction
f, expressed in 6g. Each photoelectric conversion element has one rotating body.
While rotating, a total of three optical outputs from the semiconductor lasers 5a, 5b, and 5c are sensed, and three %fM pulses are output.

半導体レーザ5a、5b、5cの光出力を光電変換素子
6a〜6gで受光して出力1〜だ′%L流パルス全第7
図に示す。光電変換素子6a〜6gの出力亀f!#、は
7a〜7gで示してあり、横軸は時間経過を表し、1回
転1パルスの回転パルス信号も併記しである。第8図の
データは3つの状態量信号が含まれているが、それらは
1つの光電変換素子用ガの中で順番に現われるので、回
転パルスを基準として、3つの状態量ケ分離し、それぞ
れのセンサで得られた状態量とすることができる。第8
図では破線で7aから17gまで結んだ′vIL流は半
導体レーザ5mから得られる一連の状態量で、回転体が
1回転した後、半導体レーザ5aからの信号は再度7膳
から7b、7c・・・・・・と出力される。一点鎖線で
結んだXiは半導体レーザ56から得られる一連の状態
量を、二点鎖線で結んだ電流は半導体レーザ5cから得
られる一連の状態tを表している。第8図のように得ら
れたデータからそれぞれの状態量に分離し、時系列に並
べて連結的に結んだのが第9図である。これらのデータ
は光電変換素子を半導体レーザが通過した時に得られパ
ルス信号を基にしているので離散化されたものであるが
、変動状態量の高周波成分、あるいは連結性を−高めた
データを得たい場合は光電変換素子を多用すればよい。
The optical outputs of the semiconductor lasers 5a, 5b, and 5c are received by the photoelectric conversion elements 6a to 6g, and the output is 1 to 1%.
As shown in the figure. Output f of photoelectric conversion elements 6a to 6g! # is shown as 7a to 7g, the horizontal axis represents the passage of time, and the rotation pulse signal of one pulse per rotation is also shown. The data in Figure 8 includes three state quantity signals, but since they appear in order in one photoelectric conversion element signal, the three state quantity signals are separated based on the rotation pulse, and each It can be the state quantity obtained by the sensor. 8th
In the figure, the 'vIL flow connected by a broken line from 7a to 17g is a series of state quantities obtained from the semiconductor laser 5m. After the rotating body rotates once, the signal from the semiconductor laser 5a is again transmitted from 7b to 7c... ...is output. Xi connected by a dashed-dotted line represents a series of state quantities obtained from the semiconductor laser 56, and the current connected by a dashed-two dotted line represents a series of states t obtained from the semiconductor laser 5c. Figure 9 shows the data obtained as shown in Figure 8 separated into each state quantity, arranged in chronological order, and connected in a connected manner. These data are discretized because they are based on pulse signals obtained when a semiconductor laser passes through a photoelectric conversion element. If desired, many photoelectric conversion elements may be used.

複数の光電変換素子出力を整理し状態量を再現するため
に計算機を用いデータ処理を行うことができる。810
図には計算機によるデータ処理をも含めた本発明のシス
テム全体構成(ロ)を示す。センサ3で得られた回転体
の状性量は半導体レーザ5で光信号に変換され静止側の
光電変換素子6へ送信される。この際上述した通り、半
導体レーザと光電変換素子の数は一致する必要は無く、
光電変換素子の個数は測定対象状態量の変動の度合いや
周波数等の関係から決定する。光電変換素子6は半導体
レーザ5出力の光を感知し電流パルスを出力する。計数
記憶部9は該電流ノ(ルスの咳を読み取シその値をメモ
リへ記憶する。記憶されたデータはインターフェイス1
0を介して計算機11へ送られて、回転パルス11発生
器16によって発生する回転パルスをパルス計数記憶部
17で回転数、回転速度を求めそのデータを基に計算機
処理が行われ、センサ3で得られた各々の状態量を再現
できる。次に計算機を用いたデータ処理ノアルゴリズム
について説明を行う。第11図は静止側に取シ付けられ
た5個の光電変換素子6a〜6eと、回転体上に取シ付
けられ回転体と共に回転を行う2個の半導体レーザ5a
、5bとの相対的な位置関係ケ示す模式図である。この
回転体には図示しない回転パルス発生器が備えてあり、
該回転パルス発生器は回転体が1回転するごとに1つの
パルスを発生する。第11図は一例として、回転パルス
が発生した瞬間における半導体レーザの位置を示す図で
ある。この瞬間半導体レーザ5mは垂線Vから時計回り
方向へ角度−〇。
Data processing can be performed using a computer in order to organize the outputs of a plurality of photoelectric conversion elements and reproduce state quantities. 810
The figure shows the overall system configuration (b) of the present invention, including data processing by a computer. The state quantity of the rotating body obtained by the sensor 3 is converted into an optical signal by the semiconductor laser 5 and transmitted to the photoelectric conversion element 6 on the stationary side. At this time, as mentioned above, the number of semiconductor lasers and photoelectric conversion elements does not need to match.
The number of photoelectric conversion elements is determined based on the degree of variation in the state quantity to be measured, frequency, etc. The photoelectric conversion element 6 senses the light output from the semiconductor laser 5 and outputs a current pulse. The counting storage unit 9 reads the current value and stores the value in the memory.The stored data is transferred to the interface 1.
The rotation pulse 11 is sent to the computer 11 via the rotation pulse generator 16, and the rotation number and rotation speed are determined in the pulse counting storage section 17, and computer processing is performed based on the data. Each obtained state quantity can be reproduced. Next, we will explain the data processing algorithm using a computer. FIG. 11 shows five photoelectric conversion elements 6a to 6e mounted on the stationary side and two semiconductor lasers 5a mounted on a rotating body and rotating together with the rotating body.
, 5b. FIG. This rotating body is equipped with a rotating pulse generator (not shown).
The rotating pulse generator generates one pulse every time the rotating body rotates once. FIG. 11 is a diagram showing, as an example, the position of the semiconductor laser at the moment when the rotation pulse is generated. At this moment, the semiconductor laser 5m is at an angle of -0 in the clockwise direction from the perpendicular V.

度の位置に、又半導体レーザ5bは一〇3度の位置にあ
る。回転体は半導体レーザ5m、5bに矢印で示した如
く反時計方向へ回っているとする。
The semiconductor laser 5b is located at 103 degrees. It is assumed that the rotating body is rotating counterclockwise as shown by the arrows on the semiconductor lasers 5m and 5b.

静止側に配置された光電変換素子の相対位置関係はδ、
からaIまでの角度で表わされる。第12図に計算機処
理の主な内容を示す。測定を開始すると最初の回転パル
スをトリガとしてデータ収録か開始される。第11図は
この時の半導体レーザ5a、5bの位at’を示してい
るが、回転体は角速度ωで反時計方向へ回転するので、
半導体レーザ5aからの光出力全光電変換素子6a、6
b。
The relative positional relationship of the photoelectric conversion elements placed on the stationary side is δ,
It is expressed as an angle from to aI. Figure 12 shows the main contents of the computer processing. When measurement starts, data recording starts using the first rotation pulse as a trigger. FIG. 11 shows the position at' of the semiconductor lasers 5a and 5b at this time, but since the rotating body rotates counterclockwise at an angular velocity ω,
Light output from semiconductor laser 5a All photoelectric conversion elements 6a, 6
b.

6c、6d、6eの順で感知することになる。又半導体
レーザ5bの出力は、5a、6e、5a。
It will be sensed in the order of 6c, 6d, and 6e. The outputs of the semiconductor laser 5b are 5a, 6e, and 5a.

6b、6cの順でそれぞれ1回転の間に感知される。各
々の光電変換素子tユ、回転体が1回転する間に計2回
光を感知し光電変換を行う。そして回転を続けると計数
記憶部によ・シ、1iL15!出力の数列^(I)、 
B(I)、 C(I)、 D(I)、 E(υ(I=1
,2.3・・・・・・)が形成される。これらの数列は
、ぞれぞれ光電変換素子6a〜6eの出力に相当するも
のである。こ扛と平行してデータ収録を開始すると共に
、第10図におけるパルス計数記憶部で1回転1パルス
のパルス間時間を計数記憶し、1回転当りの所要時間列
T(I)(I=1.2.3.・・・・・・)が形成され
る。数列A (I)〜E (I)それぞれには、半導体
レーザ5aと5b12つのデータが交互に並んでいるの
で、それらを分離し、更に^(I)〜E (I)を並び
換えることによって、半導体レーザ5”+5b各々の連
続したデータ、すなわち本来の状態量に戻す必要がある
。収録を開始してから光電変換素子6a〜6Cで得られ
たデータのうち奇数番目のデータは半導体レーザ5aの
ものであシ偶数番目のデータは半導体レーザ5bによる
ものである。光電変換素子6d、6eのデータに関して
はその逆となる。すなわち光電変換素子出力計数記憶に
よシ形成された数列A (I)〜Eα)のうち、(^(
2J−1)、B(2J−1)、C(2J−1)、D(2
J)、E(2J)) (J=1.2゜31・・・・・・
)によって形成される数列が半導体レーザ5aの出力を
時系列に釜び換えたものとなシ、(D(2J−1)、E
(2J−11,^(2J)、B(2J)。
6b and 6c are sensed during one rotation, respectively. Each photoelectric conversion element senses light twice during one rotation of the rotating body and performs photoelectric conversion. Then, as the rotation continues, the count storage section reads, 1iL15! Output sequence ^(I),
B(I), C(I), D(I), E(υ(I=1
, 2.3...) are formed. These number sequences correspond to the outputs of the photoelectric conversion elements 6a to 6e, respectively. In parallel with this, data recording is started, and the pulse count storage unit shown in FIG. .2.3....) is formed. In each of the numerical sequences A (I) to E (I), two pieces of data from the semiconductor lasers 5a and 5b are arranged alternately, so by separating them and further rearranging ^(I) to E (I), It is necessary to restore the continuous data of each of the semiconductor lasers 5''+5b, that is, the original state quantities.Of the data obtained by the photoelectric conversion elements 6a to 6C after the start of recording, odd-numbered data is the data of the semiconductor laser 5a. The even-numbered data is from the semiconductor laser 5b.The opposite is true for the data of the photoelectric conversion elements 6d and 6e.That is, the number sequence A (I) formed by the photoelectric conversion element output counting memory. 〜Eα), (^(
2J-1), B (2J-1), C (2J-1), D (2
J), E(2J)) (J=1.2゜31...
) is the output of the semiconductor laser 5a rearranged in time series, and (D(2J-1), E
(2J-11, ^(2J), B(2J).

C(2J))(J= 1.2,3.・・・・・・)なる
数列が半導体レーザ5bの出力を時系列に並び換えたも
のである。以上形成された数列によシ回転体の状態量を
再現するためにはデータ、すなわち数列の成分間の時間
間隔を知る必要がある。例えば数列^(I)、 B(I
)間の時間間隔T A I (I)は光電変換素子配置
間隔角度δlを用い、更に回転ノ(シス間時間列T (
I)用いることにより、T^烏(I) = T (I)
 xδ、/360で求まる。T (I)は毎回転ごと求
めているので、万一回転速度が変化してもTAI に誤
差は生じ愈い。T (I)と回転角速度ωとの間にはω
=1/2πT (I)の関係がある。上述のような数列
形成配列処理を計算機で行えば、センサ3で得られた複
数個の状態量を人手を介さすに自動的に得ることが可能
となる。なお第10図乃至第12図では2個の状態量を
求める場合について述べたが、これは伺個の場合でも同
様な処理で検出可能である。
The number sequence C(2J)) (J=1.2, 3...) is the output of the semiconductor laser 5b rearranged in time series. In order to reproduce the state quantity of the rotating body using the number sequence formed above, it is necessary to know the data, that is, the time interval between the components of the number sequence. For example, the sequence ^(I), B(I
), the photoelectric conversion element arrangement interval angle δl is used for the time interval T A I (I), and the rotation time (inter-cis time sequence T (
I) By using T^crow(I) = T(I)
It can be found as xδ, /360. Since T (I) is determined for each rotation, there will be no error in TAI even if the rotation speed changes. There is a difference ω between T (I) and the rotational angular velocity ω.
=1/2πT (I). If the above-described number sequence formation processing is performed by a computer, it becomes possible to automatically obtain a plurality of state quantities obtained by the sensor 3 without human intervention. Although FIGS. 10 to 12 describe the case where two state quantities are obtained, the same process can be used to detect only two state quantities.

以上一実施例として半導体レーザによって光信号に変換
し、状態量信号を光信号として回転体から静止側へ取り
出して、静止側に備えられた光電変換素子によって光信
号を感知して電気信号に変換し、計算機を用いて信号処
理を行い回転体の状態量を求める光を用いた回転体の状
態量検出装置について述べたが、次に本発明の他の実施
例について説明する。
As an example, the state quantity signal is converted into an optical signal by a semiconductor laser, the state quantity signal is taken out from the rotating body as an optical signal to the stationary side, and the optical signal is sensed by a photoelectric conversion element provided on the stationary side and converted into an electrical signal. Although the apparatus for detecting the state quantity of a rotating body using light that performs signal processing using a computer to determine the state quantity of the rotating body has been described, other embodiments of the present invention will now be described.

第2図ではセンサ3で検出された回転体1の状態量信号
は適宜増幅バイアス付加されて電気光変換素子5′へ送
られ、電気信号は光信号に変換されて静止側へ送られる
。そして静止側では、ケーシングに取シ付けられた光電
変換素子6で光信号を受信して電気信号に変換している
が、第13図に示す如く電気光変換素子5′に対向して
光ファイバ13をケーシングに取り付け、電気′光変換
素子5′で発せられた光信号を任意の位置まで導き、他
端には光電変換素子6を備えて電気信号に変換すること
も可能である。第13図に示す光ファイバの先端に、第
14図に示すような球面、あるいは円柱レンズ14を備
えることにより、電気光変換素子5′で発せられる光を
効率良く光ファイバ13へ導くこともできる。更に第1
4図では省略しであるが、光ファイバ13が光tf換素
子6と対向する光ファイバ13の先端にも同様なレンズ
を用いることにより、光フアイバ13内(il−通過し
て来た光を効率良く光電変換素子へ人力することも可能
である。更に実施例では電気光変換素子として半導体レ
ーザを用いたが、発光ダイオードを用いることも可能で
ある。
In FIG. 2, the state quantity signal of the rotating body 1 detected by the sensor 3 is appropriately amplified and biased and sent to the electro-optical conversion element 5', where the electric signal is converted into an optical signal and sent to the stationary side. On the stationary side, a photoelectric conversion element 6 attached to the casing receives an optical signal and converts it into an electrical signal.As shown in FIG. It is also possible to attach the optical signal 13 to the casing and guide the optical signal emitted by the electro-optical conversion element 5' to an arbitrary position, and to convert it into an electric signal by providing a photoelectric conversion element 6 at the other end. By providing a spherical or cylindrical lens 14 as shown in FIG. 14 at the tip of the optical fiber shown in FIG. 13, the light emitted by the electro-optical conversion element 5' can be efficiently guided to the optical fiber 13. . Furthermore, the first
Although not shown in Figure 4, by using a similar lens at the tip of the optical fiber 13 facing the optical TF conversion element 6, the light passing through the optical fiber 13 (il- It is also possible to manually input the photoelectric conversion element efficiently.Furthermore, although a semiconductor laser is used as the electro-optical conversion element in the embodiment, it is also possible to use a light emitting diode.

以上述べたように、本発明によれば、回転体の状態量を
検出するに当り、光を用いて非接触で送信を行うことに
より周叶金緘物、磁界等の影響によるノイズ発生を防止
出来る信頼性の高い回転体の状態量検出装置が実現でき
るという効果か得られる。
As described above, according to the present invention, when detecting the state quantity of a rotating body, by performing contactless transmission using light, it is possible to prevent noise generation due to the influence of surrounding metal objects, magnetic fields, etc. This provides the effect of realizing a state quantity detection device for a rotating body with high performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のラジオテレメータシステムを示す簡単な
構成図、第2図は本発明の一実施例である回転体の状態
量検出装置を設置した状況を示す回転機の部分断面図、
第3図は第2図に表わした回転体の状態量検出装置の定
常状ni!′検出状況を示す説明図、第4図は半導体レ
ーザの特性ケ示す特性図、第5図は本発明の実施例にお
ける変動状態量検出状況を示す説明図、第6図は電気光
変換素子を作動させるバイアス回路を説明する概略図、
第7図は第5図におけるレーザ半導体に対向し静止側に
回転体周方向に配置された光電変換素子の配置図、第8
図は第5図において、3個の状態量を検出する際に7個
の光電変換素子からの出力信号状況を表す説明図、第9
図は第8図で得られた信号を分離し元の3個の状態量を
再現した説明図、第10図は本発明の実施例において計
算機によυデータ処理を行うシステムの概略を示す構成
図、第11図及び第12図は計算→によるデータ処理説
明のための半導体レーザと光電変換素子配置を表す模式
図及び計算処理手順及び内容をボす説明図、第13図は
半導体レーザと光電変換素子との間に元ファイバを用い
た本発明の他の実施例である回転体の状態量検出装置に
おける送信部分を示す部分図、第14図は第13図の光
フアイバ先端にレンズを備えた場合の本発明の更に他の
実施例を示す部分図である。 3・・・センサ、4・・・を海部、5・・・半導体レー
ザ、5′・・・電気光変換素子、16・・・回転パルス
発生器、17・・・パルス計数Mt2憧部、6・・・光
を変換素子、13・・・光ファイバ、14・・・レンズ
、15・・・増幅バイアス回路部。 代理人 弁理士 高橋明夫、 □10 [=]朝イ斐’Jl’l胃14止べ斐1j第2121 第60 第7図 奸 第 8図 第9 日 第110 第12図 A(I)、 8(I)、 C(1)、I)(L)、E(
I)        T(I)TcoC’H>= T(
J)x”/go Tl)E(J)=T(J)X 8ゲ’
a6゜TEA Cps)−Tt J> x Ss/at
、。 第13図 第14図 一50F)−
FIG. 1 is a simple configuration diagram showing a conventional radiotelemeter system, and FIG. 2 is a partial sectional view of a rotating machine showing a situation in which a state quantity detection device for a rotating body is installed, which is an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows the steady state ni! of the state quantity detection device for the rotating body shown in FIG. ' An explanatory diagram showing the detection situation, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the characteristics of the semiconductor laser, FIG. a schematic diagram illustrating the bias circuit to be activated;
FIG. 7 is a layout diagram of photoelectric conversion elements arranged in the circumferential direction of the rotating body on the stationary side facing the laser semiconductor in FIG.
The figure is an explanatory diagram showing the state of output signals from seven photoelectric conversion elements when detecting three state quantities in Figure 5, and Figure 9.
The figure is an explanatory diagram in which the signal obtained in Fig. 8 is separated and the original three state quantities are reproduced, and Fig. 10 is a schematic configuration of a system for processing υ data by a computer in an embodiment of the present invention. Figures 11 and 12 are schematic diagrams showing the arrangement of semiconductor lasers and photoelectric conversion elements to explain data processing by calculation, and explanatory diagrams showing calculation processing procedures and contents. FIG. 14 is a partial diagram showing the transmission part of a state quantity detection device for a rotating body which is another embodiment of the present invention using an original fiber between the conversion element and the optical fiber shown in FIG. 13 with a lens at the tip. FIG. 7 is a partial view showing still another embodiment of the present invention in the case of the present invention. 3... Sensor, 4... Kaifu, 5... Semiconductor laser, 5'... Electro-optical conversion element, 16... Rotating pulse generator, 17... Pulse counting Mt2 Amibe, 6 . . . Light conversion element, 13 . . . Optical fiber, 14 . . Lens, 15 . . . Amplification bias circuit section. Agent Patent Attorney Akio Takahashi, □10 [=] Morning I'Jl'l Stomach 14 Stop Hi 1j No. 2121 60 Fig. 7 Man Fig. 8 Fig. 9 Day 110 Fig. 12 A(I), 8 (I), C(1), I)(L), E(
I) T(I)TcoC'H>= T(
J)x”/go Tl)E(J)=T(J)X 8ge'
a6゜TEA Cps)-Tt J> x Ss/at
,. Figure 13 Figure 14 - 50F)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、回転体の回転側に、回転体の状態量を検出するセン
サと、センサからの検知信号に基ついて該状態量を電気
信号に変換する機器を有する回転体の状態量検出装置に
おいて、前記電気信号を光信号に変換する少なくとも1
個の電気光質多素子を設け、イカ供給を行う電源部並び
に電気信号を増幅しバイアスを加える増幅バイアス回路
部を設け、一方酔止側には少なくとも1個の光電変換素
子を、該電気光変換素子から発せられる光人出方向と一
致するように対向して周方向に沿って配置し、前記光電
変換素子は、該電気光変換素子出力の光信号を電気信号
に変換することにより回転体の状態量を検出するように
したことを特徴とする回転体の状態量検出装置。 2 靜止偶に少なくとも1本の光ファイバをその一端が
電気光変換素子の光出力方向と対向するように回転体周
方向に配置し、それぞれの光ファイバの他端には光電変
換素子を備え、該光電変換素子出力電気信号により回転
体の状態量を検出することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の回転体の状態量検出装置。 3、電気光変換素子あるいは光電変換素子と対向する光
ファイバの先端に集光レンズを取り付けたことを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載の回転体の状態量検出装
置。 4.11気光変換素子を半導体レーザとしたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の回転体の状態量検出
装置。 5、  i焦光変換素子を発光ダイオードとしたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の回転体の状態量
検出装置。 6、 少なくとも1個の光電変換素子出力の電気信号を
計数記憶する計数記憶部を有し、該計数記憶部メモリ出
力データをインターフェイスを介することによって計算
機に送り、該データ時系列に並び換えるデータ処理を行
い回転体の状態量を再現することを特徴とする特許H内
水の範囲第1項記載の回転体の状態量検出装置。 7. 回転体がタービンであることt−%像とする特許
請求の範囲第1項記載の回転体の状態量検出装′1″。 8、 センサで検出する状態量がタービン動翼の振動で
あム電気光変換素子によシ発せられる光を受光し電気信
号に変換する光電変換素子が複数個設置されていること
を特徴とする特許請求の範囲第7項記載の回転体の状態
量検出装置。
[Claims] 1. The state of the rotating body, which has a sensor on the rotating side of the rotating body that detects the state quantity of the rotating body, and a device that converts the state quantity into an electrical signal based on the detection signal from the sensor. In the quantity detection device, at least one converting the electrical signal into an optical signal.
A power supply section for supplying squid and an amplification bias circuit section for amplifying and applying a bias to the electric signal are provided.On the other hand, at least one photoelectric conversion element is installed on the anti-sickness side. The photoelectric conversion elements are arranged along the circumferential direction so as to face each other so as to coincide with the direction of light emitted from the conversion element, and the photoelectric conversion element converts the optical signal output from the electro-optic conversion element into an electric signal, thereby converting the rotating body. A state quantity detection device for a rotating body, characterized in that it detects a state quantity of a rotating body. 2. At least one optical fiber is disposed in the stop joint in the circumferential direction of the rotating body so that one end thereof faces the light output direction of the electro-optic conversion element, and the other end of each optical fiber is provided with a photo-electric conversion element, 2. The state quantity detection device for a rotating body according to claim 1, wherein the state quantity of the rotating body is detected based on the electrical signal output from the photoelectric conversion element. 3. The state quantity detection device for a rotating body according to claim 2, characterized in that a condenser lens is attached to the tip of the optical fiber facing the electro-optical conversion element or the photoelectric conversion element. 4.11 The state quantity detection device for a rotating body according to claim 1, wherein the air-light conversion element is a semiconductor laser. 5. The device for detecting the state quantity of a rotating body according to claim 1, characterized in that the focal light conversion element is a light emitting diode. 6. Data processing that has a counting storage section that counts and stores electrical signals output from at least one photoelectric conversion element, sends the output data of the counting storage section memory to a computer via an interface, and rearranges the data in chronological order. An apparatus for detecting a state quantity of a rotating body according to item 1 of Patent H, characterized in that the state quantity of a rotating body is reproduced by performing the following steps. 7. The device for detecting the state quantity of a rotating body according to claim 1, wherein the rotating body is a turbine and the state quantity detection device '1'' is a t-% image. 8. The state quantity detection device for a rotating body according to claim 7, further comprising a plurality of photoelectric conversion elements that receive light emitted by the electro-optic conversion element and convert it into an electric signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5299843A (en) * 1976-02-18 1977-08-22 Toshiba Corp Detector for levels of rotary body
JPS56149238A (en) * 1980-04-21 1981-11-19 Nippon Denso Co Ltd Transmitting device for multiplex signal for automobile

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5299843A (en) * 1976-02-18 1977-08-22 Toshiba Corp Detector for levels of rotary body
JPS56149238A (en) * 1980-04-21 1981-11-19 Nippon Denso Co Ltd Transmitting device for multiplex signal for automobile

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