[发明专利]用于主轴故障监测的光纤光栅测量系统及优化方法

权利要求书

1.一种用于主轴故障监测的光纤光栅测量系统，其特征在于，包括可调激光器、光纤、光环形器、光栅、光探测器及数据采集系统；其中，刻写在光纤上的所述光栅固定在主轴表面；本光纤光栅测量系统仅包括1个光源，即为所述可调激光器，且所述可调激光器为窄线宽可调激光器；所述的主轴为机床主轴或轮船主轴；

可调激光器发出的激光，通过光纤经过光环形器后到达位于主轴的外表面的光栅检测主轴应变带来的波长变化，反射回光经光环行器后从光探测器转换为电信号，由数据采集系统采集；

所述可调激光器的输出波长通过以下方法确定：

首先逐点扫描并记录反射回光的反射光谱分布数据；然后利用多项组合高斯函数对逐点扫描的反射光谱分布数据进行拟合；再对多项组合高斯函数拟合结果的二阶导函数求零点；所得零点至少有1个，在每个零点处计算多项组合高斯函数拟合结果一阶导的值，其中最大的多项组合高斯函数拟合结果一阶导的值对应的波长即为最佳工作波长；将可调激光器的输出波长调至最佳工作波长，主轴故障监测系统即可获得超高灵敏度。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅测量系统，其特征在于，所述光纤的末端设有用于消除反射回光干涉的光纤隔离器。

3.根据权利要求2所述的光纤光栅测量系统，其特征在于，所述的光纤隔离器末端的光纤端面采用斜端面处理。

4.根据权利要求1所述的光纤光栅测量系统，其特征在于，所述的数据采集系统包括数据采集卡和计算机，所述光探测器的输出端通过数据采集卡与计算机连接，计算机用于监测反射回光的反射光谱分布数据，并计算最佳工作波长后调节所述可调激光器。

5.一种权利要求1至4中任意一项所述用于主轴故障监测的光纤光栅测量系统的优化方法，其特征在于，本优化方法包括以下步骤：

S1、逐点扫描并记录反射回光的反射光谱分布数据；

S2、利用多项组合高斯函数对逐点扫描的反射光谱分布数据进行拟合；再对多项组合高斯函数拟合结果的二阶导函数求零点；所得零点至少有1个；

S3、在每个零点处计算多项组合高斯函数拟合结果一阶导的值，其中最大的多项组合高斯函数拟合结果一阶导的值对应的波长即为最佳工作波长；

S4、将可调激光器的输出波长调至最佳工作波长，主轴故障监测系统即可获得超高灵敏度。