[发明专利]一种非接触振动传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种适用于高温环境的非接触振动传感器。

背景技术

随着飞机工业的发展，人们对高性能的发动机需求越来越多。在典型的涡喷式发动机测试中，对飞机主轴和涡轮叶片的动态测量是比较困难的。因为发动机在工作时其内部温度比较高，而现在发动机领域对音轮或者主轴、涡轮叶片的主要测量方法有的不能耐高温，有的抗干扰能力差，无法在恶劣环境下工作。

比如：电涡流法需要事先校准，受被测物材料的影响较大，传感器耐热性较差，探头尺寸过大。超声波法存在一定的缺点，由于反射问题，可能会出现三角误差、镜面反射及多次反射的误差；周围环境的噪音可能会引起传感器接收到错误的信号；当多个超声波传感器同时使用时会引起交叉问题，无法获得正确的测量。激光光学法的光学系统易受污染，导致精度下降，测量寿命缩短，不适于长期在恶劣环境下测量。反射式光纤法的反射损失，会造成灵敏度降低，同时也不适宜长期在恶劣环境下测量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种非接触振动传感器，抗干扰性强,测量精度高、性能稳定，可适用于高温环境下的振动测试。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种非接触振动传感器，包括依次设置的磁体、磁体端导磁体、光纤、振动端导磁体；其中，光纤设于磁体端导磁体与振动端导磁体之间的间隙内，其内传输偏振光，传输方向与磁感应强度方向平行；光纤的输入端和输出端分别连接偏振光信号发生装置和信号检测装置；工作时，振动端导磁体一端靠近被测振动物体，与被测振动物体之间留有工作气隙；被测振动物体振动时，振动端导磁体与其之间的工作气隙发生变化，使得光纤所在的磁体端导磁体与振动端导磁体之间的磁感应强度也随之发生变化，导致光纤内偏振光的相位发生旋转，并由信号检测装置检测该相位旋转，从而检测出被测振动物体的振动特性。

进一步的，所述光纤来回折返，呈“弓”字型布置于磁体端导磁体与振动端导磁体之间的间隙内，其直线段内偏振光传输方向与磁感应强度方向平行。

进一步的，所述光纤内传输的偏振光为线偏振光。

进一步的，所述磁体、磁体端导磁体、光纤和振动端导磁体均采用耐高温材料。

本发明的有益效果：利用光纤中的法拉第效应实现非接触式的振动特性传感测量，大大增加了振动传感器的抗干扰能力，测量精度高、性能稳定，可适用于高温环境下的振动测试。

附图说明

图1为本发明传振动传感器实施例结构示意图；

图2为图1所示实施例中光纤布置示意图；

图3为光纤中法拉第效应原理示意图。

附图标记：10、磁体；20、磁体端导磁体；30、光纤；40、振动端导磁体；50、被测振动物体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

本发明利用光纤中的法拉第效应实现非接触式的振动特性传感测量，大大增加了振动传感器的抗干扰能力，可适用于高温环境下的振动测试。具体的，该非接触振动传感器，包括依次设置的磁体、磁体端导磁体、光纤、振动端磁导体；其中，光纤设于磁体端导磁体与振动端导磁体之间的间隙内，其内传输偏振光，传输方向与磁感应强度方向平行；光纤的输入端和输出端分别连接偏振光信号发生装置和信号检测装置。

如图1和2所示的实施例，该非接触振动传感器包括依次设置的磁体10、磁体端导磁体20、光纤30、振动端磁导体40；其中，光纤30来回折返，呈“弓”字型布置于磁体端导磁体20与振动端导磁体40之间的间隙内，如图2所示，其直线段内偏振光传输方向与磁感应强度方向平行。工作时，振动端导磁,40一端靠近被测振动物体50，与被测振动物体50之间留有工作气隙；被测振动物体50振动时，振动端导磁体40与其之间的工作气隙发生变化，使得光纤30所在的磁体端导磁体20与振动端导磁体40之间的磁感应强度也随之发生变化，导致光纤30内偏振光的相位发生旋转，并由信号检测装置检测该相位旋转。经过对测出的相位旋转值的数据分析处理可获得被测振动物体的位移情况，对该位移进行微分运算即可得到该被测振动物体的振动速度等特性。

光纤内传输的偏振光以线偏振光为优选。光纤还可以其他形式布置于磁体端导磁体与振动端导磁体之间的间隙内，以尽量多地使光纤段与磁感应强度方向平行为优。磁体、磁体端导磁体、光纤和振动端导磁体采用耐高温材料时，便可实现高温环境下的振动和位移测量。