專利名稱：光纖在線式高速列車齒輪箱檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖在線式高速列車齒輪箱檢測裝置。
背景技術(shù)：
高速鐵路是集中了很多高新技術(shù)的系統(tǒng)工程，高速列車是其中一個很重要的部分，它的安全狀態(tài)直接關(guān)系到乘客的生命安全和舒適度。影響高速列車安全的重要部件如轉(zhuǎn)向架、軸承、齒輪箱等長期處于高負荷運轉(zhuǎn)，這些設(shè)備的安全監(jiān)測就顯得尤為重要。到目前為止，高速列車齒輪的檢修基本上靠停車后抽取油液檢測來檢測齒輪箱的磨損情況，現(xiàn)存的維修手段存在很大的隨機性和主觀性，明顯不能滿足高速列車齒輪箱監(jiān)測與診斷要求。但是還沒有成熟的高速列車齒輪箱的在線故障監(jiān)測產(chǎn)品。因此研制高性能的高速列車傳動齒輪箱故障在線監(jiān)測裝置顯得尤為必要，特別是隨著近年來高速鐵路的大量應(yīng)用，那么齒輪箱檢修的問題將越來越突出。目前，在其他齒輪箱故障診斷的理論研究以及應(yīng)用方面取得了豐富的科研成果和可觀的經(jīng)濟效益。如傳統(tǒng)的時域波形分析、功率譜分析、細化譜分析、相關(guān)分析、解調(diào)分析、 瀑布圖等方法的分析精度和處理速度在近些年得到了很大的提高和發(fā)展。一些新的信號處理方法，如Wigner-Ville分布技術(shù)、小波分析、循環(huán)平穩(wěn)理論解調(diào)分析和希爾伯特-黃變換解調(diào)等分析方法已開始得到應(yīng)用，并取得一定的效果。在故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)方面，人們已經(jīng)進行了大量的研究，并研制了許多相應(yīng)的儀器、設(shè)備。例如日本和丹麥生產(chǎn)的磁帶記錄儀、美國亞特蘭大公司的M777便攜式數(shù)據(jù)采集儀、HP，B&K，CF-353的信號分析儀等，國內(nèi)的 DAS動態(tài)信號分析與故障診斷系統(tǒng)等。但是到目前，由于動車齒輪箱附近的環(huán)境十分惡劣， 普通傳感器很難對有效信號進行捕捉，缺少針對高速列車齒輪箱的相應(yīng)監(jiān)測產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前缺少針對高速列車齒輪箱的相應(yīng)監(jiān)測產(chǎn)品的問題， 提供一種光纖在線式高速列車齒輪箱檢測裝置。光纖在線式高速列車齒輪箱檢測裝置，它包括寬帶光源、光纖耦合器、一號振動傳感器、二號振動傳感器、三號振動傳感器、一號光柵溫度傳感器、四號振動傳感器、五號振動傳感器、六號振動傳感器、二號光柵溫度傳感器、F-P濾波器、鋸齒波發(fā)生器、光電探測器、數(shù)據(jù)采集器、齒輪故障數(shù)據(jù)庫、分析處理裝置、報表裝置、預(yù)警裝置、實時顯示裝置、左半圓環(huán)形基底和右半圓環(huán)形基底，左半圓環(huán)形基底與右半圓環(huán)形基底組合為一完整圓環(huán)，所述圓環(huán)背面固定在要檢測的齒輪箱殼體端部的上表面，寬帶光源的輸出端通過傳輸光纖連接在光纖耦合器的輸入端，光纖耦合器的一個數(shù)據(jù)交換端通過傳輸光纖將設(shè)置在左半圓環(huán)形基底正面的一號振動傳感器、二號振動傳感器、三號振動傳感器和一號光柵溫度傳感器串接， 形成串接光路；光纖耦合器的另一個數(shù)據(jù)交換端通過傳輸光纖將設(shè)置在右半圓環(huán)形基底正面的四號振動傳感器、五號振動傳感器、六號振動傳感器和二號光柵溫度傳感器串接，形成串接光路；光纖耦合器的輸出端連接在F-P濾波器的一個輸入端，鋸齒波發(fā)生器的一個輸出端連接在F-P濾波器的另一個輸入端，F(xiàn)-P濾波器的輸出端連接在光電探測器的輸入端， 光電探測器的輸出端連接在數(shù)據(jù)采集器的一個輸入端，鋸齒波發(fā)生器的另一個輸出端連接在數(shù)據(jù)采集器的另一個輸入端，數(shù)據(jù)采集器的輸出端連接在分析處理裝置的一個輸入端， 齒輪故障數(shù)據(jù)庫的輸出端連接在分析處理裝置的另一個輸入端，分析處理裝置的輸出端同時連接在報表裝置的輸入端、預(yù)警裝置的輸入端和實時顯示裝置的輸入端。本發(fā)明解決了目前缺少針對高速列車齒輪箱的相應(yīng)監(jiān)測產(chǎn)品的問題，利用先進的防電磁干擾、質(zhì)輕的光纖傳感器作為齒輪箱振動監(jiān)測元件，通過高速光信號解調(diào)裝置和數(shù)據(jù)采集裝置提取齒輪箱上的振動信號，適用于對高速動車齒輪箱在線檢測；用本發(fā)明的裝置能實現(xiàn)對高速列車動平衡、齒輪磨損、表面疲勞損傷、粘附磨損等齒輪損傷情況進行高精度監(jiān)測并及時預(yù)警；該裝置還有抗電磁干擾能力強、耐腐蝕的優(yōu)點。保證動車組快速、安全運行。


圖1為本發(fā)明光纖-無線混合齒輪箱在線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明齒輪箱傳感器安裝示意圖；圖3為光纖振動傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4齒輪箱故障診斷系統(tǒng)流程示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式包括寬帶光源1、 光纖耦合器3、一號振動傳感器4-1、二號振動傳感器4-2、三號振動傳感器4-3、一號光柵溫度傳感器5-1、四號振動傳感器6-1、五號振動傳感器6-2、六號振動傳感器6-3、二號光柵溫度傳感器5-2、F-P濾波器7、鋸齒波發(fā)生器8、光電探測器9、數(shù)據(jù)采集器10、齒輪故障數(shù)據(jù)庫11、分析處理裝置12、報表裝置13、預(yù)警裝置14、實時顯示裝置15、左半圓環(huán)形基底 17-1和右半圓環(huán)形基底17-2，左半圓環(huán)形基底17-1與右半圓環(huán)形基底17-2組合為一完整圓環(huán)，所述圓環(huán)背面固定在要檢測的齒輪箱殼體端部的上表面，寬帶光源1的輸出端通過傳輸光纖連接在光纖耦合器3的輸入端，光纖耦合器3的一個數(shù)據(jù)交換端通過傳輸光纖將設(shè)置在左半圓環(huán)形基底17-1正面的一號振動傳感器4-1、二號振動傳感器4-2、三號振動傳感器4-3和一號光柵溫度傳感器5-1串接，形成串接光路；光纖耦合器3的另一個數(shù)據(jù)交換端通過傳輸光纖將設(shè)置在右半圓環(huán)形基底17-2正面的四號振動傳感器6-1、五號振動傳感器6-2、六號振動傳感器6-3和二號光柵溫度傳感器5-2串接，形成串接光路；光纖耦合器3 的輸出端連接在F-P濾波器7的一個輸入端，鋸齒波發(fā)生器8的一個輸出端連接在F-P濾波器7的另一個輸入端，F(xiàn)-P濾波器7的輸出端連接在光電探測器9的輸入端，光電探測器 9的輸出端連接在數(shù)據(jù)采集器10的一個輸入端，鋸齒波發(fā)生器8的另一個輸出端連接在數(shù)據(jù)采集器10的另一個輸入端，數(shù)據(jù)采集器10的輸出端連接在分析處理裝置12的一個輸入端，齒輪故障數(shù)據(jù)庫11的輸出端連接在分析處理裝置12的另一個輸入端，分析處理裝置12 的輸出端同時連接在報表裝置13的輸入端、預(yù)警裝置14的輸入端和實時顯示裝置15的輸入端。光纖耦合器3的一個輸入端通過光纖2連接到寬帶光源1，為光纖光柵提供了寬帶光，通過光纖光柵傳感器發(fā)射回來的光信號通過光纖耦合器3的另一個輸入端進入F-P濾
4波器7 ；F-P濾波器7里面利用微型壓電陶瓷來控制F-P濾波器7投過的光波長，鋸齒波發(fā)生器8為其提供控制鋸齒電壓，這樣不同波長的光在鋸齒波電壓的驅(qū)動下，將在不同時間通過F-P濾波器7，將鋸齒波發(fā)生器8的鋸齒電壓作為參考信號輸入數(shù)據(jù)采集器10，并與光纖光柵傳感信號產(chǎn)生不同時序的信號來確定各個光纖光柵傳感信號；將測得的齒輪箱信號送入分析處理裝置12，根據(jù)齒輪故障數(shù)據(jù)庫11中預(yù)存的各種齒輪箱故障信息來判斷齒輪箱實時工作狀態(tài)，通過實時顯示裝置15提供給高速列車工作人員參考。如果有故障出現(xiàn)及時生成報表13、并通過預(yù)警裝置14發(fā)送到調(diào)度中心或者其他有關(guān)部門。
具體實施方式
二結(jié)合圖3說明本實施方式，具體實施方式
一的一號振動傳感器 4-1至六號振動傳感器6-3的結(jié)構(gòu)相同，所述振動傳感器由彈性懸臂梁18、光纖光柵19和金屬質(zhì)量塊20組成，彈性懸臂梁18的側(cè)表面為等腰三角形，該等腰三角形底邊對應(yīng)的彈性懸臂梁18的底面固定在半圓環(huán)形金屬基底17-1或17-2上，光纖光柵19貼在彈性懸臂梁 18的等腰三角形的中心線上，圓形的金屬質(zhì)量塊20固定在彈性懸臂梁18的等腰三角形的頂點處。其它組成和連接關(guān)系與實施方式一相同。 彈性懸臂梁18基于質(zhì)量-慣性系統(tǒng)，用于將振動信號轉(zhuǎn)變?yōu)閭鞲泄鈻派喜ㄩL的變化。傳感光柵波長變化和振動加速度的關(guān)系
權(quán)利要求
1.光纖在線式高速列車齒輪箱檢測裝置，其特征是它包括寬帶光源(1)、光纖耦合器 (3)、一號振動傳感器G-1)、二號振動傳感器G-2)、三號振動傳感器G-3)、一號光柵溫度傳感器(5-1)、四號振動傳感器(6-1)、五號振動傳感器(6-2)、六號振動傳感器(6-3)、二號光柵溫度傳感器(51)、F-P濾波器(7)、鋸齒波發(fā)生器(8)、光電探測器(9)、數(shù)據(jù)采集器 (10)、齒輪故障數(shù)據(jù)庫(11)、分析處理裝置(12)、報表裝置(13)、預(yù)警裝置(14)、實時顯示裝置(15)、左半圓環(huán)形基底(17-1)和右半圓環(huán)形基底(17-2)，左半圓環(huán)形基底(17-1)與右半圓環(huán)形基底(17- 組合為一完整圓環(huán)，所述圓環(huán)背面固定在要檢測的齒輪箱殼體端部的上表面，寬帶光源(1)的輸出端通過傳輸光纖連接在光纖耦合器(3)的輸入端，光纖耦合器(3)的一個數(shù)據(jù)交換端通過傳輸光纖將設(shè)置在左半圓環(huán)形基底(17-1)正面的一號振動傳感器G-1)、二號振動傳感器G-2)、三號振動傳感器(4- 和一號光柵溫度傳感器 (5-1)串接，形成串接光路；光纖耦合器C3)的另一個數(shù)據(jù)交換端通過傳輸光纖將設(shè)置在右半圓環(huán)形基底(17- 正面的四號振動傳感器(6-1)、五號振動傳感器(6-2)、六號振動傳感器(6- 和二號光柵溫度傳感器(5- 串接，形成串接光路；光纖耦合器C3)的輸出端連接在F-P濾波器(7)的一個輸入端，鋸齒波發(fā)生器(8)的一個輸出端連接在F-P濾波器(7)的另一個輸入端，F(xiàn)-P濾波器(7)的輸出端連接在光電探測器(9)的輸入端，光電探測器(9) 的輸出端連接在數(shù)據(jù)采集器(10)的一個輸入端，鋸齒波發(fā)生器(8)的另一個輸出端連接在數(shù)據(jù)采集器(10)的另一個輸入端，數(shù)據(jù)采集器(10)的輸出端連接在分析處理裝置(12)的一個輸入端，齒輪故障數(shù)據(jù)庫(11)的輸出端連接在分析處理裝置(1 的另一個輸入端，分析處理裝置(1 的輸出端同時連接在報表裝置(1 的輸入端、預(yù)警裝置(14)的輸入端和實時顯示裝置(15)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖在線式高速列車齒輪箱檢測裝置，其特征在于振動傳感器由彈性懸臂梁(18)、光纖光柵(19)和金屬質(zhì)量塊00)組成，彈性懸臂梁(18)的側(cè)表面為等腰三角形，該等腰三角形底邊對應(yīng)的彈性懸臂梁(18)的底面固定在半圓環(huán)形金屬基底 (17-1)或(17- 上，光纖光柵(19)貼在彈性懸臂梁(18)的等腰三角形的中心線上，圓形的金屬質(zhì)量塊00)固定在彈性懸臂梁(18)的等腰三角形的頂點處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述光纖在線式高速列車齒輪箱檢測裝置，其特征在于一號振動傳感器至三號振動傳感器(4- 沿圓周方向均勻分布在左半圓環(huán)形金屬基底(17-1) 的上表面，一號振動傳感器(4-1)底邊的長度方向與二號振動傳感器(4- 底邊的長度方向相差45度角，一號振動傳感器(4-1)底邊的長度方向與三號振動傳感器(4- 底邊的長度方向相差90度角，四號振動傳感器(6-1)至六號振動傳感器(6- 沿圓周方向均勻分分布在右半圓環(huán)形基底(17- 的上表面，四號振動傳感器(6-1)底邊的長度方向與五號振動傳感器(6- 底邊的長度方向相差45度角，四號振動傳感器(6-1)底邊的長度方向與六號振動傳感器(6- 底邊的長度方向相差90度角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖在線式高速列車齒輪箱檢測裝置，其特征在于左半圓環(huán)形基底(17-1)還開有多個圓孔，所述多個圓孔在左半圓環(huán)形基底(17-1)上沿圓周均勻分布； 右半圓環(huán)形基底(17- 還開有多個圓孔，所述多個圓孔在右半圓環(huán)形基底(17- 上沿圓周均勻分布。
全文摘要
光纖在線式高速列車齒輪箱檢測裝置，涉及光纖在線式高速列車齒輪箱檢測裝置，為了解決目前缺少針對高速列車齒輪箱的相應(yīng)監(jiān)測產(chǎn)品的問題，它包括寬帶光源、光纖耦合器、一號振動傳感器、二號振動傳感器、三號振動傳感器、一號光柵溫度傳感器、四號振動傳感器、五號振動傳感器、六號振動傳感器、二號光柵溫度傳感器、F-P濾波器、鋸齒波發(fā)生器、光電探測器、數(shù)據(jù)采集器、齒輪故障數(shù)據(jù)庫、分析處理裝置、報表裝置、預(yù)警裝置、實時顯示裝置、左半圓環(huán)形基底和右半圓環(huán)形基底。適用于對高速動車齒輪箱在線檢測。
文檔編號G01M13/02GK102419252SQ20111023686
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者丁樹春, 劉盛春, 周大為, 張金濤, 王樹芬, 陳雪峰 申請人:黑龍江大學(xué)