光电滑环性能动态监测技术

分类：电力论文发表 时间：2019-10-16 10:29 关注：(1)

　　光电滑环能够较好服务于运动部件间的可靠光电连接保障，满足光信号和电功率的传输需要，传统电滑环存在的通道间隔离度差、高频抗干扰能力低、大数据量传输能力不足等问题均得到较好解决。为保证光电滑环的应用可靠性。正是本文围绕光电滑环性能动态监测技术开展具体研究的原因所在。

　　关键词：光电;动态

　　一、光电滑环动态检测装置设计

　　1.1设计思路

　　光电滑环传统检测装置存在无法具体输出光电信号传输连续曲线、无法检测产品可靠寿命值、无法检测转速理论设计值等缺陷，因此其无法满足实际工况需要。在本文研究的光电滑环动态检测装置设计，设计未采用近似的方法进行检测，而是结合先进综合式航电系统UAN概念，选用网络光纤链路失效重构技术，配合链路元器件产品真实情况模拟，即可有效保证光电滑环的实用性[1]。

　　1.2常温环境检测装置设计

　　常温环境光电滑环检测装置由支架平台、电滑环、光滑环、锥齿轮传动、调速电机、相关光电性能测试设备组成，主要部件功能如下：(1)光滑环。可制作1-20芯光滑环，需结合被测试产品类型，锥齿轮转动轴与光滑环转动端连接，通过电滑环中心、锥齿轮轴的转子出线端随轴一起转动，以此用于转子端光连接，与测试设备连接由光滑环定子端负责。(2)电滑环。可制作不同耐压耐电流等级、不同芯数的电滑环，需结合被测试产品类型，锥齿轮轴与电滑环一边转动端连接，被测试产品转子端与另一边转动端连接。(3)锥齿轮传动。可实现90°的光、电滑环转动方向与电机转动方向错位转动传动，基于转速比设计，可明确光、电滑环转速与电机输出转速情况。(4)调速电机。主要用于控制转速及转动功率输出变化。在测试装置中接入被测试产品，测试装置的转子端光电线与产品的转子端光电线连接，测试装置中电滑环转动端与被测产品转动端连接。在光性能指标的测试时，需将被测试产品定子端出线与光滑环定子端出线连入光源光功率测试系统，并在保证锥齿轮转动功率传输稳定的前提下，以某一速度转动电机，光性能指标可由此完成在线测试，如实时转速、插入损耗、旋转寿命等。在电性能指标的测试时，需将被测试产品定子出线端与电滑环定子出线端接入电性能测试设备系统，以此基于某一速度转动产品，完成转动力矩、旋转寿命、耐电压、动态接触电阻等性能指标的在线测试[2]。

　　1.3水密环境检测装置设计

　　对于应用水下探测装置、鱼雷、深水机器人、深海潜水艇、航母、舰船中的光电滑环，必须对其大数据光、电信号动态传输性能开展针对性检测，水下目标探测定位精度也需要同时得到重视，以此满足航空反潜作战需要。因此，必须保证水密光电滑环能够实现光电信号的连续传输，且不会受到一定水压与转速的影响。基于水密光电滑环检测需要，需针对性设计水密环境检测装置，该装置需实现0～1000rpm范围转速、1～30MPa范围的压力罐压力调节，实现0.1r/s的转速控制精度，以及不小于30MPa的输入主转动轴耐水压指标。此外，标准光滑环、电滑环均需拥有不低于1000万转的，且能够通过光源光功率计仪器实现光插入损耗数据的曲线连续输出，以及直流数字电阻测试仪的电动态接触电阻曲线连续输出。密封失效情况下，试验装置不得出现高压水压引发的装置破坏危险。在常温环境试验装置基础上，为适应水密环境需要，需针对性设置压力罐装置，以此满足不同水压条件的测定需要，而通过模拟实际工况，即可满足具体检测需要。研究采用的水密光纤旋转接头由光功率计、调速电机、变速转动装置、压力罐、压力表、定子输出装置(被测产品)、被测产品、转子输出装置(被测产品)、标准20芯光纤旋转滑轮、光源组成，由此即可实现一定水压环境下、以一定转速光电信号动态传输的水密光电滑环产品实际工况模拟。采用寿命、转速均高于被测产品的标准20芯光纤旋转滑环，以及由锥齿轮减速机构和变速电机组成的变速传动装置。通过保证被测滑环产品的与20芯光纤滑环的转速一致，并在压力灌中放入通过水密连接器连接的二者转子端光连接。测试转子轴密封、测试转子与被测转子连接部分、水密光电连接器接续属于被测产品转子输出装置主要构成，接头定子输出装置则需要在压力罐中放入水密光电连接器，压力罐的实际压力值可基于压力表显示。通过由光功率和光源组成的光测试链路，可实现光性能的测试。采用闭环控制的控制系统设计，反馈器件为光电编码器，配合信号倍频模块进行处理，即可准确计算主轴实际旋转速度完成驱动器的输出电流调整、转速指令比较、电机转速调节、主轴转速精确控制。在具体的一体化测试中，需在上述装置中置入标准20芯光纤滑环，并在光源光功率系统中连入静止端光纤和旋转端光纤，以此开展静态置零操作。在具体的装置连接和参数设置中，需在压力罐中放入被测水密光纤旋转接头，完成安装后需针对性设置被测转速、压力罐压力值，配合光功率显示。即可较为准确的进行产品寿命测试，在耐水压力、旋转速度等综合工况下的寿命指标可由此得到较为准确而科学的模拟。

　　二、工况模拟

　　2.1产品测试

　　基于水密光电滑环的一体化监测，本文围绕其开展典型产品实际工况模拟，在水密环境检测装置支持下，水密旋转接头系列产品在变速高压条件下的旋转速度、插入损耗、耐水压、寿命均可得到较好检测，在连接试验中，装置的适用效果较为优秀。以50万转、100rpm旋转速度、寿命全过程中插入损耗测试作为研究对象，结合《电连接器试验方法》、《光纤光缆旋转接头总规范》、《军用装备实验室环境试验方法》等要求，即可基于10.5d开展试验，全寿命84h、每天工作8h，一共需10.5d，由此开展测试，可确定数据曲线满足设计技术指标要求，并能够可靠性研究提供数据支撑。

　　2.2多指标一体化测试扩展

　　通过输入主轴密封性能、调速电机减速机构参数、压力罐参数的更改或调整，即可较好满足水密光电滑环产品在不同转速、相同水压下的光插入损耗检测，并得出关系曲线。以水密光电滑环产品为例，在水压压力为3MPa、5MPa、10MPa、10MPa情况下，可分别开展光插入损耗测试，配合转速的针对性设置，产品的实际使用工况即可实现更为真实的模拟，技术指标真实状况也能够得到更好反映，光电滑环性能动态检测装置的实用性可见一斑。

　　三、结论

　　综上所述，光电滑环性能动态监测技术的应用需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的常温环境检测装置设计、水密环境检测装置设计、多指标一体化测试扩展等内容，则提供了可行性较高的光电滑环性能动态监测技术应用路径。为更好控制光电滑环性能，实际工况的更为真实模拟、可靠性设计的针对性开展同样需要得到重视。

　　参考文献

　　[1]丁玲,胡媛媛,刘桢,王世明,张超,胡冠华.光电搜索跟踪设备实时数据传输方法研究[J].电子制作,2017(15):47-48+50.

　　[2]李旭.中型锚系无线声呐浮标系统设计研究[J].数字技术与应用,2017(07):184+187.

　　作者：何鹏浩 单位：江西省上饶师范学院