一種光纖葉尖定時傳感器延長線的製作方法

2023-05-12 16:44:31

本發明涉及旋轉葉片非接觸振動測量領域，尤其涉及一種光纖葉尖定時傳感器延長線。

背景技術：

航空發動機、汽輪機、壓縮機、燃氣輪機等大型旋轉機械非接觸葉片振動測量的應用日益廣泛，基本測量原理是葉尖定時測振技術。

其中光纖式葉尖定時傳感器具有響應快、精度高、抗電磁兼容等優點，成為非接觸葉片測振傳感器的首選。傳統光纖式葉尖定時傳感器在工作過程中，測振系統發射光信號至傳感器發射端，葉片掃過傳感器探頭，探頭內的接收光纖(一般6根以上，組成接收光纖束)將反射光信號傳輸至傳感器接收端，並送入測振系統進行光電轉換。

一般光纖式葉尖定時傳感器長度小於5米，使測振系統需暴露於高溫、複雜電磁環境下，且通過人工無法實時調節位置，導致試驗中面臨中途傳感器信號超限、耐溫受限、無法及時調整等問題。

現有的解決方案是對所有光纖採取全部延長的方式，此方式的劣勢在於面臨整體重量過重、長度過長影響安裝，以及成本較高等問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種光纖葉尖定時傳感器延長線，該延長線通過與光纖式葉尖定時傳感器的連接，延長傳感器信號傳輸距離，詳見下文描述：

一種光纖葉尖定時傳感器延長線，所述延長線包括：發射端耦合器、接收端耦合器、多路分岔、抗拉抗壓電纜、以及連接段，

發射端耦合器內含1根用於發射光信號的光纖；接收端耦合器內含1根用於傳輸葉片反射光信號的光纖；

一端的發射端耦合器與光纖式葉尖定時傳感器的發射端連接，另一端的發射端耦合器與測振系統光發射端連接；一端的接收端耦合器與光纖式葉尖定時傳感器的輸出端連接，另一端的接收端耦合器與測振系統接收端連接；

多路分岔用於使同一側的發射端耦合器和接收端耦合器中的光纖收成一束；發射端耦合器及接收端耦合器均連接抗拉抗壓電纜；多路分岔之間通過連接段連接；

抗拉抗壓電纜和連接段用於保證內部光纖不受踩壓、拉拽影響，提高可靠性。

其中，所述延長線為單路或多路。

其中，所述發射端耦合器採用ST型或FC型光纖耦合器。

其中，所述接收端耦合器採用ST型或FC型光纖耦合器。

進一步地，所述多路分岔的材料為塑料、橡膠、或金屬。

進一步地，所述抗拉抗壓電纜為：不鏽鋼軟管、金屬軟管、含塑料保護層的鎧裝管、或塑料保護管。

進一步地，所述連接段為：不鏽鋼軟管、金屬軟管、含塑料保護層的鎧裝纜、或塑料保護纜。

採用如上光纖葉尖定時傳感器延長線，可獲得以下有益效果：

1)延長光纖式葉尖定時傳感器的信號傳輸距離，避免使測振系統需暴露於高溫、複雜電磁環境下；

2)延長線使得測振系統可布置於遠距離處，方便人工實時介入調整，避免了無法及時維護的問題。

3)延長線的重量輕，集成性好，成本低，避免了使用超長傳感器的安裝困難和高成本。

附圖說明

圖1為一種單路光纖葉尖定時傳感器延長線的結構示意圖；

圖1中，1為發射端耦合器，2為接收端耦合器，3為多路分岔，4為抗拉抗壓電纜，5為連接段。

圖2為一種多路光纖葉尖定時傳感器延長線的結構示意圖；

圖2中，1為發射端耦合器，2為接收端耦合器，3為多路分岔，4為抗拉抗壓電纜，5為連接段。

圖3為發射端耦合器的示意圖；

圖3中，6為發射端耦合器卡環，7為發射端耦合器接頭；例如：可以為ST型耦合器卡環、ST型耦合器接頭。

圖4為接收端耦合器示意圖；

圖4中，8為接收端耦合器卡環，9為接收端耦合器接頭；例如：可以為ST型耦合器卡環、ST型耦合器接頭。

圖5為葉尖定時傳感器接收端截面示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

為實現上述目的，本發明實施例設計了一種單路或多路光纖葉尖定時傳感器延長線，包括：發射端耦合器1(兩端各1個，內含1根用於發射光信號的光纖，下稱為發射光纖)、接收端耦合器2(兩端各1個，內含1根用於傳輸葉片反射光信號的光纖，下稱為接收光纖)、多路分岔3、抗拉抗壓電纜4、以及中間連接段5。

上述光纖葉尖定時傳感器延長線為單路時，參見圖1，其中一端發射端耦合器1與光纖式葉尖定時傳感器發射端連接，另一端與測振系統光發射端連接，其中的發射光纖用於長距離傳輸發射光信號至傳感器；

其中，一端接收端耦合器2與光纖式葉尖定時傳感器輸出端連接，另一端與測振系統接收端連接，其中的接收光纖用於長距離傳輸葉片掃過傳感器時的光反射信號，使其傳輸至測振系統；多路分岔3使發射端耦合器1和接收端耦合器2中的光纖收成一束；抗拉抗壓電纜4和中間連接段5保證內部光纖不受踩壓、拉拽等影響，提高可靠性。

上述光纖葉尖定時傳感器延長線為多路時，參見圖2，多路延長線同時支持N路光纖葉尖定時傳感器。原理與單路延長線相同，不同的是具有多根發射光纖和接收光纖，分別與多支光纖葉尖定時傳感器相連接。

發射端耦合器1可採用ST型耦合器、FC型耦合器等常用光纖耦合器，適用於各類光纖葉尖定時傳感器。

接收端耦合器2可採用ST型耦合器、FC型耦合器等常用光纖耦合器，適用於各類光纖葉尖定時傳感器。

本發明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，本發明實施例提供了一種光纖葉尖定時傳感器延長線，該延長線通過與光纖式葉尖定時傳感器的連接，延長傳感器信號傳輸距離。

實施例2

下面結合具體的圖3-圖5對實施例1中的方案進行詳細介紹，詳見下文描述：

一種單路或多路光纖葉尖定時傳感器延長線，包括：發射端耦合器1(兩端各1個，內含1根用於發射光信號的光纖，下稱為發射光纖)、接收端耦合器2(兩端各1個，內含1根用於傳輸葉片反射光信號的光纖，下稱為接收光纖)、多路分岔3、抗拉抗壓電纜4、中間連接段5。

發射端耦合器1可採用ST型耦合器卡環6，以及ST型耦合器接頭7，參見圖3。發射端中發射光纖纖芯直徑ds和數值孔徑NAs的選擇如下：

設光纖式葉尖定時傳感器的發射端纖芯直徑為ds0，數值孔徑NAs0，則應滿足ds＝ds0，NAs＝NAs0，保證發射光信號匹配的傳輸至傳感器探頭。

實際應用時，一般光纖葉尖定時傳感器發射端光纖外徑參數為(芯徑/包層/塗覆層，μm)200/220/245，NAs0＝0.12，則發射光纖選擇相同光纖(芯徑/包層/塗覆層，μm)，200/220/245，NAs＝0.12。本發明實施例對參數的取值不做限制，僅以上述取值為例進行說明。

接收端耦合器2可採用ST型耦合器卡環8，以及ST型耦合器接頭9，參見圖4。接收端接收光纖纖芯直徑dr和數值孔徑NAr的選擇，設光纖式葉尖定時傳感器的接收端所有光纖排列後外切圓直徑為dr0，光纖的數值孔徑NAs0，則應滿足dr≥dr0，NAr>NAr0。

參見圖5，光纖式定時傳感器接收端光纖共6根，外徑參數為(芯徑/包層/塗覆層，μm)200/220/245，NAr0＝0.22，所有光纖緊密排列後的外切圓直徑為dr0＝0.78mm，則接收光纖選擇光纖纖芯參數為(芯徑/包層/塗覆層，μm)為800/880/1080，NAr＝0.26。本發明實施例對參數的取值不做限制，僅以上述取值為例進行說明。

具體實現時，多路分岔3可選用塑料、橡膠、金屬等材料，保證工藝可靠性，保證其中的光纖不受損害。

實際應用時，抗拉抗壓電纜4可選擇不鏽鋼軟管、金屬軟管、含塑料保護層的鎧裝管、塑料保護管等。內徑大於光纖外徑，長度一般取合適的短距離值。例如：選擇外徑3.9mm的含塑料保護層的鎧裝纜，長度為0.5m。本發明實施例對參數的取值不做限制，僅以上述取值為例進行說明。

具體實現時，連接段5可選擇不鏽鋼軟管、金屬軟管、含塑料保護層的鎧裝纜、塑料保護纜等，內徑應大於所有光纖合理排列後外切圓外徑，連接段5長度應滿足實際使用要求。例如：選擇外徑5.5mm的含塑料保護層的鎧裝纜，長度可取20m-300m。本發明實施例對參數的取值不做限制，僅以上述取值為例進行說明。

本發明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖，上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。