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专利号: 2017107656373
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置,其特征在于:包括激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、光隔离器(3)、第二光纤耦合器(4)、第三光纤耦合器(5)、光纤准直器(6)、第一光电探测器(7)、第二光电探测器(8)、第一信号处理模块(9)和第二信号处理模块(10);所述的第一光纤耦合器(2)的端口二零(2-0)与激光器(1)的输出端连接、端口二一(2-1)与光隔离器(3)的端口三一(3-1)连接、端口二二(2-2)与第二光纤耦合器(4)的端口四二(4-2)连接,端口二一(2-1)、端口二二(2-2)在第一光纤耦合器(2)的同侧并与端口二零(2-0)相对;所述的光隔离器(3)的端口三二(3-2)与第三光纤耦合器(5)的端口五二(5-

2)连接;所述的第二光纤耦合器(4)的端口四零(4-0)与第一光电探测器(7)的输入端连接、端口四一(4-1)与第三光纤耦合器(5)的端口五一(5-1)连接,端口四一(4-1)、端口四二(4-

2)在第二光纤耦合器(4)的同侧并与端口四零(4-0)相对;所述的第三光纤耦合器(5)的端口五零(5-0)与第二光电探测器(8)的输入端连接、端口五四(5-4)与光纤准直器(6)连接,端口五零(5-0)、端口五一(5-1)、端口五二(5-2)在第三光纤耦合器(5)同侧并与端口五四(5-4)相对;所述的第一光电探测器(7)的输出端与第一信号处理模块(9)的输入端连接,所述的第二光电探测器(8)的输出端与第二信号处理模块(10)的输入端连接;在采煤机滚筒(13)垂直于旋转轴的端面上设有与光纤准直器(6)射出的平行光相垂直的反射涂层(14),反射涂层(14)沿着采煤机滚筒(13)径向方向的宽度与光纤准直器(6)射出的平行光束的直径相同;所述的激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、光隔离器(3)、第二光纤耦合器(4)、第三光纤耦合器(5)、光纤准直器(6)、第一光电探测器(7)、第二光电探测器(8)、第一信号处理模块(9)和第二信号处理模块(10)均设在采煤机摇臂(12)上。

2.根据权利要求1所述的一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置,其特征是:

所述的激光器(1)、第一光纤耦合器(2)、光隔离器(3)、第二光纤耦合器(4)、第三光纤耦合器(5)、第一光电探测器(7)、第二光电探测器(8)、第一信号处理模块(9)和第二信号处理模块(10)集成在本安型防爆箱(11)中,本安型防爆箱(11)安装在采煤机摇臂(12)上。

3.根据权利要求1或2所述的一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置,其特征是:所述的反射涂层(14)为与采煤机滚筒(13)端面同心的连续的环形。

4.根据权利要求3所述的一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测装置,其特征是:

所述的第一光纤耦合器(2)和第二光纤耦合器(4)均为1×2光纤耦合器,所述的第三光纤耦合器(5)为1×3光纤耦合器。

5.一种采煤机滚筒径向及轴向振动的同步监测方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)启动采煤机,使采煤机滚筒(13)在综采工作面内正常作业,激光器(1)开始输出光;

激光器(1)的输出光从端口二零(2-0)进入到第一光纤耦合器(2)并被其均分成两束,其中:

从端口二一(2-1)输出的一束光从端口三一(3-1)进入光隔离器(3)并从端口三二(3-

2)输出,然后从端口五二(5-2)进入第三光纤耦合器(5)并从端口五四(5-4)输出,最后进入光纤准直器(6)后形成垂直照射采煤机滚筒(13)上反射涂层(14)的平行光束,平行光束经反射涂层(14)反射后重新耦合进光纤准直器(6);

从端口二二(2-2)输出的另一束光从端口四二(4-2)进入到第二光纤耦合器(4);

2)经反射涂层(14)反射后重新耦合进光纤准直器(6)的光从端口五四(5-4)进入第三光纤耦合器(5)并被其均分成三束,其中:从端口五一(5-1)输出的一束光从端口四一(4-1)进入第二光纤耦合器(4),然后与从端口四二(4-2)进入到第二光纤耦合器(4)内的一束光发生干涉,干涉光从端口四零(4-0)输入到第一光电探测器(7);

从端口五零(5-0)输出的一束光直接输入第二光电探测器(8);

从端口五二(5-2)输出的一束光被光隔离器(3)隔离;

3)第一光电探测器(7)将光信号转变为电信号后输入到第一信号处理模块(9)中,第二光电探测器(8)将光信号转变为电信号后输入到第二信号处理模块(10)中;

4)第一信号处理模块(9)对接收到的信号进行处理:采煤机滚筒(13)轴向振动会导致从端口四一(4-1)进入到第二光纤耦合器(4)内的光信号相位发生改变,与从端口四二(4-

2)进入到第二光纤耦合器(4)内的光信号产生相位差,第一信号处理模块(9)对接收到的第一光电探测器(7)传输来的包含相位差信息的电信号进行解调处理,即可得到采煤机滚筒(13)的轴向振动信息,即实现对采煤机滚筒(13)轴向振动的监测;

第二信号处理模块(10)对接收到的信号进行处理:采煤机滚筒(13)的径向振动会使反射涂层(14)与光纤准直器(6)射出光线的相对位置发生变化,故经端口五四(5-4)进入到第三光纤耦合器(5)内的光强度相比原始的光强度会发生变化,第二信号处理模块(10)对接收到的第二光电探测器(8)传输来的包含光强度信息的电信号进行解调处理,即可得到采煤机滚筒(13)的径向振动信息,即实现对采煤机滚筒(13)径向振动的监测。