СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ СИНХРОННОСТИ ВРАЩЕНИЯ ДВУХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВАЛОВ Российский патент 2008 года по МПК G01P3/04 G01P3/40 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в судостроении для измерения синхронности вращения валов движителей плавсредств.

Известна система аналогичного назначения, выполненная на основе источника света и двух отражающих оптических меток, нанесенных на вращающиеся валы, а также фотоприемника, принимающего отраженный от меток свет. [Патент Японии №46-23668, кл. 111А22 (G06M 1/10), 1971].

При вращении контролируемых валов на выходе фотоприемника появляется электрический сигнал в виде последовательности импульсов, несущий информацию о синхронности вращения двух валов.

Недостатком аналога является возможность разъюстировки оптической системы при работе прибора.

Известна система для решения аналогичной задачи, содержащая два ротора, установленные на вращающихся валах, статор, включающий в себя оптические волокна, и фотоприемник, подключенный через усилитель фототока к регистратору. [Авторское свидетельство СССР №609093, G01P 3/40, 1978].

Данная система принята за прототип. Роторы в прототипе выполнены в виде оптических решеток, через которые с помощью оптических волокон статора оптически связаны источник света и фотоприемник.

Недостатком прототипа является амплитудный характер съема информации о контролируемых объектах и возможность разъюстировки оптической системы при работе под водой.

Техническим результатом, появляющимся от внедрения изобретения, является устранение указанных недостатков прототипа, путем перехода с амплитудного на фазовый съем информации о синхронности вращения двух валов.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известной системе для контроля синхронности вращения двух параллельных валов, содержащей два ротора, установленные на вращающихся валах, статор, включающий в себя оптические волокна, через которые оптически связаны источник света и фотоприемник, подключенный через усилитель фототока к регистратору, роторы выполнены в виде соосных валам цилиндрических насадок, на образующих которых равномерно по окружностям цилиндрических насадок установлены диэлектрические державки, на свободных концах которых закреплены постоянные магниты, а статор - в виде консольно установленной в основании диэлектрической балки, на свободном конце которой закреплен магнит с возможностью периодического взаимодействия с постоянными магнитами роторов, при этом оптические волокна свернуты в виде предметной и опорной волоконных катушек, оптически связанных с источником света, выполненным когерентным, и фотоприемником в интерферометр, причем предметная волоконная катушка интерферометра установлена в основании статора, а закрепленный консольно конец балки вставлен в сердцевину предметной волоконной катушки с возможностью механического взаимодействия с ней, при этом в одной из волоконных катушек интерферометра установлено фазосдвигающее устройство.

Магнит статора установлен на одинаковых расстояниях от постоянных магнитов роторов вращающихся валов.

Причем магнит статора может быть выполнен в виде электромагнита.

А опорная волоконная катушка интерферометра может быть установлена в защитном корпусе рядом с предметной волоконной катушкой.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена конструктивная схема системы, а на фиг.2 - ее оптическая схема с электронными блоками.

Система для контроля синхронности вращения двух параллельных валов содержит роторы 1, 2, установленные на торцах вращающихся параллельных валов 3, 4.

Роторы 1, 2 выполнены в виде цилиндрических насадок, соосных валам 3, 4, выполненных, например, в форме диэлектрических стаканов. Равномерно по окружности верхней части стаканов закреплены постоянные магниты 5, 6. (На фиг.1 их количество выбрано четырем).

Стаканы могут быть выполнены в виде отдельных его образующих - державок, на свободных концах которых закреплены постоянные магниты 5, 6.

Статор системы выполнен в виде консольно закрепленной в основании (не оцифровано) балки 7, на свободном конце которой закреплен магнит 8, выполненный, в частности, в виде электромагнита.

Магниты 5, 6 роторов установлены на одинаковых расстояниях от магнита 8 статора с возможностью их периодического взаимодействия при вращении роторов.

В основании статора сделано круглое отверстие (не оцифровано), в котором установлена предметная волоконная катушка 9 (фиг.1, 2) волоконно-оптического интерферометра (ВОИ). В сердцевине предметной волоконной катушки 9 ВОИ консольно установлена балка 7 с магнитом 8 с возможностью механического взаимодействия балки 7 с волоконной катушкой 9 при магнитном взаимодействии магнитов 8 статора и магнитов 5, 6 ротора.

Опорная волоконная катушка 10 ВОИ (на фиг.1 не показана) установлена в защитном экране (не показан) рядом с предметной волоконной катушкой 9.

Волоконные катушки 9, 10 оптически связаны в ВОИ с источником 11 когерентного света и фотоприемником 12. В одной из волоконных катушек ВОИ установлено фазосдвигающее устройство 13.

Выход фотоприемника 12 через усилитель 14 подключен к регистратору 15, выполненному, например, в виде параллельно соединенных частотомера, осциллографа и нуль-индикатора.

Система работает следующим образом.

Перед началом работы устанавливают начальную разность фаз ВОИ, равной 90°, а постоянные магниты 5, 6 устанавливают напротив магнита 8 статора, когда его балка 7 не испытывает напряжений в месте ее консольного закрепления в основании статора.

При этом на предметную волоконную катушку 9 не будет воздействовать механические напряжения консольно закрепленной балки 7, и выходной сигнал ВОИ будет равен нулю.

При синхронном вращении двух контролируемых валов 3, 4 нулевой сигнал на выходе ВОИ будет сохраняться. Как только синхронность вращения двух валов нарушится, один из роторов будет опережать другой, и на консольно закрепленную балку 7 будут воздействовать механические напряжения от периодического воздействия на магнит 8 статора магнитов 5, 6 ротора. Механические напряжения балки 7 будут периодически передаваться на предметную волоконную катушку 9 ВОИ, на выходе которого появится частотная составляющая, несущая информацию о частоте вращения валов. Форма и характер импульсов выходного сигнала ВОИ несет информацию о величине рассогласования двух валов.

Расстояния между магнитами 5, 6, 8 выбираются такими, чтобы импульсы фототока не превышали по амплитуде квазилинейного диапазона преобразования ВОИ. Этого эффекта можно добиться и путем регулировки тока в катушке индуктивности электромагнита 8 статора.

Таким образом, контроль синхронности вращения двух валов осуществляется при контроле за фазой оптического сигнала, что позволяет избежать влияния амплитудных факторов на результаты измерений.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в судостроении для измерения синхронности вращения валов движителей плавсредств. Система для контроля синхронности вращения двух параллельных валов содержит вращающиеся валы, на которые устанавливают два ротора, выполненные в виде цилиндрических насадок, соосных валам. Вдоль образующих цилиндрических насадок устанавливают державки, на концах которых закрепляют постоянные магниты. Между двумя роторами устанавливают статор в виде диэлектрической балки, консольно закрепленной в основании. На свободном конце балки закрепляют электромагнит. Балку вставляют в сердцевину предметной катушки волоконно-оптического интерферометра (ВОИ) в основании статора. При синхронном вращении роторов на выходе ВОИ имеет место нулевой сигнал. Рассогласование вращения двух валов приводит к появлению на выходе ВОИ импульсов фототока, форма которых несет информацию о величине рассогласования. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система для контроля синхронности вращения двух параллельных валов, содержащая два ротора, установленные на вращающихся валах, статор, включающий в себя оптические волокна, через которые оптически связаны источник света и фотоприемник, подключенный через усилитель фототока к регистратору, отличающаяся тем, что роторы выполнены в виде соосных валам цилиндрических насадок, вдоль образующих которых равномерно по окружностям цилиндрических насадок установлены диэлектрические державки, на свободных концах которых закреплены постоянные магниты, а статор - в виде консольно установленной в основании диэлектрической балки, на свободном конце которой закреплен магнит с возможностью периодического взаимодействия с постоянными магнитами роторов, при этом оптические волокна свернуты в виде предметной и опорной волоконных катушек, оптически связанных с источником света, выполненным когерентным, и фотоприемником в интерферометр, причем предметная волоконная катушка интерферометра установлена в основании статора, а консольно закрепленный конец балки вставлен в сердцевину предметной волоконной катушки с возможностью механического взаимодействия с ней, при этом в одной из волоконных катушек интерферометра установлено фазосдвигающее устройство.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что магнит статора установлен на одинаковых расстояниях от постоянных магнитов роторов вращающихся валов.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что магнит статора выполнен в виде электромагнита.4. Система по п.1, отличающаяся тем, что опорная волоконная катушка интерферометра установлена в защитном кожухе рядом с предметной волоконной катушкой.