科创中国

行业领域

高技术服务业,集成电路,精密复杂模具设计

需求背景

随着现代工业技术的发展，各种机械转子被广泛应用于船舶、电力和航空等工业领域，机械转子在船用内燃机组、汽轮发电机组和航空动力机组等机械设备中发挥着不可替代的重要作用。由于人们对各种机械设备性能的要求越来越高，机械转子也被设计的愈发复杂，作为动力传输桥梁的转子需要承受来自各种方向、各种形式的力，这导致其在作业时难免产生扭振。扭振会导致转子的转速波动，破坏转子的运转平衡，从而使转子产生强烈的应力变化，通过金属疲劳产生裂纹，长期积累会导致转子断裂，造成重大财产损失、甚至灾难性的后果。为了将机械故障以及灾难扼杀在萌芽期，需要给机械转子安装传感器，对其运行状态进行监测、评估，提前处理各种故障，以降低损失。

需解决的主要技术难题

光场调控与精确测量：在光纤结构中，光场的调控和精确测量是关键问题之一。光场的变化会直接影响测量结果的准确性和稳定性。因此，如何实现对光场的精确调控和测量是该装置面临的技术难题之一。轴系扭振的敏感度与稳定性：光纤结构光场的轴系扭振测量装置需要具有高敏感度和稳定性，以便能够准确捕捉到轴系的微小变化。然而，在实际操作中，高敏感度和稳定性往往难以同时实现，因此需要在设计过程中进行优化和折衷考虑。噪声干扰的抑制：在光纤结构光场的轴系扭振测量装置中，噪声干扰是一个重要的问题。各种环境因素和设备本身的因素都可能对测量结果产生干扰。因此，如何有效地抑制噪声干扰，提高测量信噪比，是该装置面临的一个重要技术难题。

期望实现的主要技术目标

需要通过光纤端面微结构法或轨道角动量转换法等方法构造出具有两个光斑的光纤结构光场；其次根据两个光斑的中心距设计出宽度合适的条纹带；再结合脉冲时序法的信号采集和处理方法进行转速计算；最后从转速计算结果中提取出扭振信息。利用光纤结构光场测扭振相较于传统的反射式光电脉冲时序法，能够有效避免反光条纹带宽度不均带来的测量误差，特别是转子结构形变等因素造成的条纹带扭曲变形，或条纹带打印绘制的加工误差等问题可以被规避。

处理进度