Messung dynamischer Deformationen und Schwingungen schnell drehender Rotoren

Abstract

Zusammenfassung Zur Steigerung der Betriebssicherheit und der Energieeffizienz von Motoren und Turbomaschinen ist die genaue Kenntnis des dynamischen Verhaltens des Rotors im Betrieb erforderlich. Dies ist eine große Herausforderung für die Messtechnik, da die Form der schnell bewegten rauen Objektoberfläche mit Mikrosekunden Zeitauflösung und gleichzeitig mit Mikrometerpräzision erfasst werden muss. In diesem Beitrag wird dargestellt, wie diese anspruchsvolle Messaufgabe mit einem nicht-inkrementellen Laser-Doppler-Distanzsensor, der eine geschwindigkeitsunabhängige Messunsicherheit bietet, gelöst werden kann.Summary In order to improve the safety and the energy efficiency of motors and turbo machines it is necessary to precisely know the dynamic behavior of the rotor during operation. This is a great challenge for metrology since it requires measuring the shape of the fast moving rough object surface with both high temporal resolution in the microsecond range and micrometer precision. This paper describes how this task can be solved employing a nonincremental laser Doppler distance sensor whose measurement uncertainty is independent of the object velocity.

3.4.4 Adaptiver Laser-Doppler-Distanzsensor mit erweitertem Messbereich durch Einsatz einer Linse mit elektrisch veränderlicher Brennweite

“…Die an rauen Oberflächen gestreuten Lichtanteile sind dementsprechend mit den Frequenzen f 1,2 (z)=d 1,2 (z)•v x moduliert. Aus dem Quotienten q(z)=f 1 (z)/f 2 (z) lässt sich somit die Oberflächenposition und aus Position, Frequenz und Streifenabstand die Geschwindigkeit bestimmen [13].…”

“…Alle Weiteren Beugungsordnungen werden mittels Strahlfalle F geblockt. Eine detailliertere Beschreibung der Funktionsweise des LDD findet sich in [13]. Das Gitter G befindet sich dabei in der Brennebene von Linse L3, so dass die Teilstrahlen im Teleskop parallel zur optischen Achse verlaufen.…”