[发明专利]光纤传感器轴承组件、轴承状态监测系统及测量方法

说明书

本发明涉及一种光纤传感器轴承组件、轴承状态监测系统及测量关于光纤传感器轴承组件的参数的方法。该光纤传感器轴承组件包括能够相对转动的第一轴承圈和第二轴承圈，第一轴承圈具有沿其周向延伸的环形槽，该组件还包括光纤线缆以及至少两个光纤线圈，这些光纤线圈沿着环形槽的延伸方向共同固定在环形槽中，每个光纤线圈用于测量关于光纤传感器轴承组件的一个相应参数，光纤线缆位于环形槽之外并且同时与这些光纤线圈中的每一者连接，以便传输这些光纤线圈的测量信号。本发明的光纤传感器轴承组件、轴承状态监测系统及测量方法能够实现高度集成化的体系结构。

技术领域

本发明涉及轴承技术领域。具体地，本发明涉及一种光纤传感器轴承组件、轴承状态监测系统及相应的测量方法。

背景技术

在各种轴承的应用环境中，常常需要检测轴承的多种物理参数，比如温度、振动和应变等。现有技术中使用各种不同的传感器来测量这些参数。常见的温度传感器包括电阻式温度传感器、热电偶温度传感器、热敏电阻温度传感器和半导体温度传感器等，这些传感器通常安装在轴承壳体上的径向延伸的孔中。常见的振动传感器包括加速度传感器，其通常安装在轴承壳体中。这些传感器都仅针对于单一的目标参数，但实际应用中通常需要获得多种不同的参数，这就需要同时安装多个独立的传感器，使得系统的结构非常复杂且成本昂贵。

例如，CN 105122025 A公开了一种光纤传感器组件，其在轴承圈的周向外表面上形成环形凹槽，并通过夹紧元件将光纤传感器夹紧在凹槽中，从而通过光纤传感器来测量轴承的某一参数。其中，该光纤传感器优选采用布拉格光栅传感器，同一个系统中布拉格光栅温度传感器和布拉格光栅振动传感器需要使用不同的波长来运行，因此能够安装的传感器数量有限。

发明内容

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种能够实现高度集成化的体系结构的光纤传感器轴承组件、轴承状态监测系统及测量方法。

上述技术问题通过根据本发明的一种光纤传感器轴承组件而得到解决。该光纤传感器轴承组件包括第一轴承圈和第二轴承圈，第一轴承圈和第二轴承圈同旋转轴线地布置并且能够相对转动，第一轴承圈具有沿其周向延伸的环形槽，该光纤传感器轴承组件还包括光纤线缆以及至少两个光纤线圈，这些光纤线圈沿着环形槽的延伸方向共同固定在该环形槽中，每个光纤线圈用于测量关于光纤传感器轴承组件的一个相应参数，每个光纤线圈所测量的参数互不相同，光纤线缆位于环形槽之外并且同时与这些光纤线圈中的每一者连接，以便传输这些光纤线圈的测量信号。现有技术一般使用一个单独的测量装置来测量一个单独的物理量，每个测量装置均具有独立的线缆和安装位置；而本发明的光纤传感器轴承组件使用多根光纤分别测量多个(至少两个)参数，这些光纤引出后集束成或者连接到同一根线缆，不同的测量参数拥有各自独立的光纤，但不同的光纤共用同一个安装结构(环形槽)和同一个连接线缆，因此实现了高度集成化的效果，大大简化了结构并降低了生产成本。

根据本发明的一个优选实施例，第一轴承圈是静止的轴承圈，第二轴承圈能够相对于第一轴承圈转动。这里的第一轴承圈既可以是外圈，也可以是内圈，只要使光纤线圈的安装位置处于静止的轴承圈上即可。这使得安装在第一轴承圈上的光纤线圈随第一轴承圈保持静止，便于将光纤线圈与外部的装置进行接线。

根据本发明的另一优选实施例，第一轴承圈包括环形的主体部分和环形的光纤支撑圈，光纤支撑圈固定在主体部分的轴向端部上，环形槽形成在光纤支撑圈的背向主体部分的轴向端面上。现有技术中用于安装光纤线圈的槽或孔通常直接形成在轴承圈的本体结构上，可能降低轴承圈自身的结构强度。而在本发明的实施例中，轴承圈的主体部分对应于现有技术中原本的轴承结构，而在轴承圈的轴向端部上附加光纤支撑圈来设置安装光纤线圈的环形槽，从而避免了对轴承圈原本的功能和结构强度的影响。为了确保上述效果，光纤支撑圈在轴向上的位置与第二轴承圈不重叠。根据进一步优选的实施例，光纤支撑圈可以是与主体部分分离的部件，并固定地附接在主体部分上。替代地，光纤支撑圈也可以与轴承圈的主体部分一体形成。