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摘要：高速旋转相关的机械是诸多行业的关键设备，比如飞机航行、造船、用电系统等许多行业都离不开这种机械，因为它不仅具备运行方面的安全性，还有着生产方面的高效性，这些都是其他设备所不具备的。本文从实际情况出发，对该检测系统研究的意义及方法进行了简要阐述，论述了监测的相关系统的工作原理。同时，对检测系统的技术进行了详细分析。希望在今后，机械高速旋转振动系统可以发挥出它最大的优势，为其他机械的研究提供了更为有效的科学理论依据。
关键词：高速旋转机械；振动监测；系统分析；光纤束；
引言
近年来，我国的航空、船舶、能源、化工业等各个领域在技术上都取得了长足的发展，大型高速旋转机便是促进其发展的关键性设备之一。利用高速旋转机不仅可以提高工作效率，还使得各类机械的运行更为安全、可靠。因此，对机械高速旋转机进行系统检测是很有必要的。探究机械高速旋转振动系统的运行参数，可以使得设备在任何情况之下，都能保证完成机械自身的高速度旋转对系统径向振动检测的重要任务。
一、检测系统研究的意义及方法
随着我国综合国力的不断增强和国民生活水平的的不断提高，旋转的相关机械在用电系统、能源的应用、造船行业、飞机飞行等行业发挥着越来越重要的作用。由高速的以固定的转轴旋转的转子、静子和极为重要的机匣成轴组成的，其自动化的相关程度高，结构相对来说比较复杂，具有惊人的转速，并具有效率性高，精度高、可靠性相对来说比较高的高的特点的机械的高度旋转是决定这些行业在国内快速发展的重要设备，因此我们对待此类机械的性能要求极高，这也是这些机械行业中所要认真对待的问题。
随着科学技术的不断发展进步，对振动监测系统的研究方法也是多种多样的，主要是运用了反射式的光纤高速传感器对其振动进行检测，它较普通的光纤传感器精确度及准确度都较高，但它自身也存在很多不足之处，首先这种光线传感器的测量是以信息为基础的，很容易受到电磁波的干扰，如果这种光纤传感器在极其恶劣的环境下其精确度会严重下降，因此来说，对其检测系统的还要做更进一步的研究，以便于提高测量的精确度使之更好地运用于实践中。
二、监测的相关系统的工作原理
有关机械的高速旋转径向振动的工作原理是利用了光之间的相互作用和物理知识的交融进行的结果。首先半导体的激光器是一个发光的装置，它发出的光由高速旋转的轴系中的转子进行接收，从而使测出来的结果与调节区所受的的光相互影响，是相互作用的光发生物理变化，最后使其变成所需的信号光再由接收器一一接收。由振动所造成的转轴与测量仪器的头部的发生了位移变化会导致光线强度对应的信号的变化，进而就能测出对应的机械不同方向振动的振动量。
三、检测系统的技术分析与实验分析
（1）半导体控制系统
该检测系统分为半导体控制系统和光纤耦合的对应系统，他们在检测的过程中分别发挥着不同的作用。半导体系統提供的光源为径向振动的检测提供了一个相对稳定的环境，即在温度恒定和在电流恒定的条件之下，实现了半导体激光器对其功率恒定的控制，从而使其在其探究的过程中减小不必要的误差。但是受到半导体自身材料的限制，半导体激光器会受到电网波动和外界环境温度的影响，因此其稳定性很差。
（2）激光光纤耦合系统
在机械高速旋转振动系统检测过程中，除了需要高性能的二极管之外，光纤耦合系统也是研究过程中必不可少的，因为曲面的光线微透镜要比平面的耦合效率高，所以，这种光纤耦合系统要用曲面光纤系统的微透镜。同时，高效率的激光与平面的光线微透镜的耦合率只有百分之二十到百分之三十，使用高效率的激光和曲面的微透镜不仅提高了耦合的效率和精确度，还降低了其成本。
（3）光纤束的构造
在对高速度旋转的机械不同方向振动检测时，不但要克服光纤的强弱和光纤的损耗等会对测量造成误差的问题，同时也要消除光束的波动性强弱和光纤的损耗程度对测量结果造成影响，要对光纤束结构设计有着极其高的要求，对入射光纤和接收的光纤采用同轴分布，对入射光纤要使用较小的孔径的单膜光纤，对于接受光纤则要采用较大的孔径和多膜光纤且二者以同心分布，这样的结构不仅控制了光的波动性，还避免了光纤的损耗。
光纤束的构造设计是在有着大量蒸汽的工作环境下，在狭小的空间内，既有强力的电磁波干扰，机械高速旋转机的转轴也在快速旋转的情况下，应用传感器的一头才开始进行检测的。但这种现象往往会造成被测表面的加工情况不一致，最终使测量结果出现一定的偏差。同时，光源波动和光纤问题都会给测量结果带来一定的影响。因此，在测量的过程中，我们要注意把握好光线的质量，保证光纤具有良好的接触面等问题。选好研究设备，并对其进行系统检测是促进工作顺利进行的关键，不仅可以避免产生不必要的数据误差，也减少了重复试验的次数。而且，还可以提高工作效率和工作质量。
（4）对系统的稳定性进行试验分析
对系统的稳定性试验前提是在恒温恒功率的条件下进行的，以保证试验的准确性。把系统预热三十分钟使其达到恒定的温度并且把凭证功率相同，保证半导体达到一个动态平衡的状态。在进行实验时的测量时间是在两分钟之内因此系统的稳定性必须保持十分钟才能确保其正确性，采取到足够多的样本比较其结果的差异。
实验必须在不同的条件下进行比较实验的结果，在其他条件相同的情况下，时期转速不同来进行测量。利用光纤探头与轴系转子间的缝隙不同，在不同的转速下径向振动然后观察测量值，其结果分散程度较大，测量值变化较小，原因可能是在转轴高速运转的条件下，会因起点的较大变形，转子与钉子之间间隙的增大是由振动的增大引起的，因此间隙值与转速成正比，实践与理论是相符的，由此说明了振动监测系统的精确性极好。
在不同的旋转速度之下，机械振东的频率也属不近相同的，在静止的和运动的旋转轴之间进行测量比较，其数值的变化相对来说比较小。因为在高速度运转的转轴之间它的运行状态是非常不够稳定的，但通过旋转的转子和固定不变的钉子之间的空隙来比较，空隙越大，其它的旋转速度越大该振动系统的设计的精度越大。这只是在理想状态下的实验，与实际中的相关的机械的高速运转有一定差距这也是不可避免的。
四、结语
通过对机械的高速度旋转的不同方向振动的说明和探究，针对在检测过程中存在的问题，设计出了反射式的光纤系统的传感器；通过合理的参数设计出了半导体的良好的控制系统，实现了高效率激光与曲面透镜的耦合；同时，利用光纤束控制了光的强弱波动和光纤的损耗。因此可以说明机械高速旋转系统具有很强的稳定性和高度的准确性。相信在不久的将来，机械高速旋转系统可以在更多领域作出卓越的贡献。
参考文献：
[1]金路.基于FPGA的高速旋转机械振动数据采集系统开发[D].浙江大学，2015.
[2]刘金福，于达仁，基于最小期望代价的汽轮机代价敏感故障诊断[J] 仪器仪表学报2008，29（12）536-541.
[3]杜金榜.基于语音编码的旋转机械振动数据压缩关键技术与系统研究[D].国防科学技术大学，2011.
[4]王燕飞，丁楠，程跃.基于分布式光纤传感的溶液浓度自动监测系统[J].传感器世界，2018，24（03）：13-17.
[5]谢毅.旋转机械光纤信号无接触传输方法及特性的研究[D].武汉理工大学，2015.
[6]刘煜.基于FPGA的高速旋转机械振动数据采集系统研究[J].通讯世界，2017（17）：269-270.
关键词：高速旋转机械；振动监测；系统分析；光纤束；
引言
近年来，我国的航空、船舶、能源、化工业等各个领域在技术上都取得了长足的发展，大型高速旋转机便是促进其发展的关键性设备之一。利用高速旋转机不仅可以提高工作效率，还使得各类机械的运行更为安全、可靠。因此，对机械高速旋转机进行系统检测是很有必要的。探究机械高速旋转振动系统的运行参数，可以使得设备在任何情况之下，都能保证完成机械自身的高速度旋转对系统径向振动检测的重要任务。
一、检测系统研究的意义及方法
随着我国综合国力的不断增强和国民生活水平的的不断提高，旋转的相关机械在用电系统、能源的应用、造船行业、飞机飞行等行业发挥着越来越重要的作用。由高速的以固定的转轴旋转的转子、静子和极为重要的机匣成轴组成的，其自动化的相关程度高，结构相对来说比较复杂，具有惊人的转速，并具有效率性高，精度高、可靠性相对来说比较高的高的特点的机械的高度旋转是决定这些行业在国内快速发展的重要设备，因此我们对待此类机械的性能要求极高，这也是这些机械行业中所要认真对待的问题。
随着科学技术的不断发展进步，对振动监测系统的研究方法也是多种多样的，主要是运用了反射式的光纤高速传感器对其振动进行检测，它较普通的光纤传感器精确度及准确度都较高，但它自身也存在很多不足之处，首先这种光线传感器的测量是以信息为基础的，很容易受到电磁波的干扰，如果这种光纤传感器在极其恶劣的环境下其精确度会严重下降，因此来说，对其检测系统的还要做更进一步的研究，以便于提高测量的精确度使之更好地运用于实践中。
二、监测的相关系统的工作原理
有关机械的高速旋转径向振动的工作原理是利用了光之间的相互作用和物理知识的交融进行的结果。首先半导体的激光器是一个发光的装置，它发出的光由高速旋转的轴系中的转子进行接收，从而使测出来的结果与调节区所受的的光相互影响，是相互作用的光发生物理变化，最后使其变成所需的信号光再由接收器一一接收。由振动所造成的转轴与测量仪器的头部的发生了位移变化会导致光线强度对应的信号的变化，进而就能测出对应的机械不同方向振动的振动量。
三、检测系统的技术分析与实验分析
（1）半导体控制系统
该检测系统分为半导体控制系统和光纤耦合的对应系统，他们在检测的过程中分别发挥着不同的作用。半导体系統提供的光源为径向振动的检测提供了一个相对稳定的环境，即在温度恒定和在电流恒定的条件之下，实现了半导体激光器对其功率恒定的控制，从而使其在其探究的过程中减小不必要的误差。但是受到半导体自身材料的限制，半导体激光器会受到电网波动和外界环境温度的影响，因此其稳定性很差。
（2）激光光纤耦合系统
在机械高速旋转振动系统检测过程中，除了需要高性能的二极管之外，光纤耦合系统也是研究过程中必不可少的，因为曲面的光线微透镜要比平面的耦合效率高，所以，这种光纤耦合系统要用曲面光纤系统的微透镜。同时，高效率的激光与平面的光线微透镜的耦合率只有百分之二十到百分之三十，使用高效率的激光和曲面的微透镜不仅提高了耦合的效率和精确度，还降低了其成本。
（3）光纤束的构造
在对高速度旋转的机械不同方向振动检测时，不但要克服光纤的强弱和光纤的损耗等会对测量造成误差的问题，同时也要消除光束的波动性强弱和光纤的损耗程度对测量结果造成影响，要对光纤束结构设计有着极其高的要求，对入射光纤和接收的光纤采用同轴分布，对入射光纤要使用较小的孔径的单膜光纤，对于接受光纤则要采用较大的孔径和多膜光纤且二者以同心分布，这样的结构不仅控制了光的波动性，还避免了光纤的损耗。
光纤束的构造设计是在有着大量蒸汽的工作环境下，在狭小的空间内，既有强力的电磁波干扰，机械高速旋转机的转轴也在快速旋转的情况下，应用传感器的一头才开始进行检测的。但这种现象往往会造成被测表面的加工情况不一致，最终使测量结果出现一定的偏差。同时，光源波动和光纤问题都会给测量结果带来一定的影响。因此，在测量的过程中，我们要注意把握好光线的质量，保证光纤具有良好的接触面等问题。选好研究设备，并对其进行系统检测是促进工作顺利进行的关键，不仅可以避免产生不必要的数据误差，也减少了重复试验的次数。而且，还可以提高工作效率和工作质量。
（4）对系统的稳定性进行试验分析
对系统的稳定性试验前提是在恒温恒功率的条件下进行的，以保证试验的准确性。把系统预热三十分钟使其达到恒定的温度并且把凭证功率相同，保证半导体达到一个动态平衡的状态。在进行实验时的测量时间是在两分钟之内因此系统的稳定性必须保持十分钟才能确保其正确性，采取到足够多的样本比较其结果的差异。
实验必须在不同的条件下进行比较实验的结果，在其他条件相同的情况下，时期转速不同来进行测量。利用光纤探头与轴系转子间的缝隙不同，在不同的转速下径向振动然后观察测量值，其结果分散程度较大，测量值变化较小，原因可能是在转轴高速运转的条件下，会因起点的较大变形，转子与钉子之间间隙的增大是由振动的增大引起的，因此间隙值与转速成正比，实践与理论是相符的，由此说明了振动监测系统的精确性极好。
在不同的旋转速度之下，机械振东的频率也属不近相同的，在静止的和运动的旋转轴之间进行测量比较，其数值的变化相对来说比较小。因为在高速度运转的转轴之间它的运行状态是非常不够稳定的，但通过旋转的转子和固定不变的钉子之间的空隙来比较，空隙越大，其它的旋转速度越大该振动系统的设计的精度越大。这只是在理想状态下的实验，与实际中的相关的机械的高速运转有一定差距这也是不可避免的。
四、结语
通过对机械的高速度旋转的不同方向振动的说明和探究，针对在检测过程中存在的问题，设计出了反射式的光纤系统的传感器；通过合理的参数设计出了半导体的良好的控制系统，实现了高效率激光与曲面透镜的耦合；同时，利用光纤束控制了光的强弱波动和光纤的损耗。因此可以说明机械高速旋转系统具有很强的稳定性和高度的准确性。相信在不久的将来，机械高速旋转系统可以在更多领域作出卓越的贡献。
参考文献：
[1]金路.基于FPGA的高速旋转机械振动数据采集系统开发[D].浙江大学，2015.
[2]刘金福，于达仁，基于最小期望代价的汽轮机代价敏感故障诊断[J] 仪器仪表学报2008，29（12）536-541.
[3]杜金榜.基于语音编码的旋转机械振动数据压缩关键技术与系统研究[D].国防科学技术大学，2011.
[4]王燕飞，丁楠，程跃.基于分布式光纤传感的溶液浓度自动监测系统[J].传感器世界，2018，24（03）：13-17.
[5]谢毅.旋转机械光纤信号无接触传输方法及特性的研究[D].武汉理工大学，2015.
[6]刘煜.基于FPGA的高速旋转机械振动数据采集系统研究[J].通讯世界，2017（17）：269-270.