專利名稱：測量參考面旁邊通過的部件與參考面間距離的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量運(yùn)動(dòng)通過參考表面旁邊的部件與該參考面之間的距離的方法，具體地說，涉及測量旋轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)葉片的徑向間隙的方法。本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)該測量方法的系統(tǒng)，具體地說，還涉及測量渦輪機(jī)中的徑向間隙的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在很多技術(shù)領(lǐng)域利用渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組或作功機(jī)械。在這種情況下，流動(dòng)介質(zhì)的能量例如通過燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒氣體通常用來產(chǎn)生渦輪機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，通常將組合成葉片組或葉片排的多個(gè)動(dòng)葉片安裝在渦輪機(jī)軸上，以便使渦輪機(jī)軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且借助來自流動(dòng)介質(zhì)的沖擊式傳送(impulse transfer)驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)軸。而連接在渦輪機(jī)殼體上的靜葉片排通常配置在相鄰的動(dòng)葉片排之間，以便將流動(dòng)的介質(zhì)導(dǎo)入渦輪機(jī)組中。
除了大量的其它運(yùn)行參數(shù)外，對(duì)所謂徑向間隙進(jìn)行可靠監(jiān)測對(duì)渦輪機(jī)等的運(yùn)行是很重要的。術(shù)語“徑向間隙”在此是指在每個(gè)動(dòng)葉片的自由端與包圍動(dòng)葉片的渦輪機(jī)內(nèi)殼體之間的距離。一方面，為了達(dá)到實(shí)際的高渦輪機(jī)效率的設(shè)計(jì)目的，該徑向間隙應(yīng)盡可能小，從而使流動(dòng)介質(zhì)流過渦輪機(jī)中的動(dòng)葉片排而進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，而不通過間隙流過動(dòng)葉片進(jìn)行任何能量轉(zhuǎn)換。而另一方面，由于操作安全的原因，防止在燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)葉片端部與內(nèi)殼體之間的任何直接接觸在一切情況下都是頭等重要的事情。在這種情況下，應(yīng)該特別指出的是，在燃?xì)廨啓C(jī)使用期間，動(dòng)葉片可能因受熱而使長度增長，因?yàn)樵谌細(xì)廨啓C(jī)中可能出現(xiàn)高達(dá)1200℃的相當(dāng)高的工作溫度，這將使徑向間隙變得比在靜止時(shí)小，因此需要定期對(duì)渦輪機(jī)中徑向間隙進(jìn)行常規(guī)測量和檢查或至少進(jìn)行抽樣檢查。
因此，人們期望提供一些用于測量和監(jiān)測渦輪機(jī)中的徑向間隙的構(gòu)思。這些構(gòu)思應(yīng)該這樣考慮為了防止對(duì)渦輪機(jī)的無摩擦運(yùn)動(dòng)的不利影響而應(yīng)不接觸。為此，可以將所謂三角測量法用于不能接觸的構(gòu)思中，按照該構(gòu)思，可通過光學(xué)手段檢測徑向間隙或通常所說的檢測運(yùn)動(dòng)通過參考面旁邊的部件與該參考面間的距離。在三角測量法的情況中，例如使兩束光從參考表面相互成一個(gè)角度傳輸，以使這兩束光在被部件的運(yùn)動(dòng)方向和參考面的法線限定的平面的投影中在比在參考面后面的待測量的最大的期望距離長的距離上相交。這樣，這兩束光的光束路徑在所述投影中形成以參考面的截面作為底的三角形，此時(shí)，可以特別選擇光路，以使這個(gè)三角形是一個(gè)等邊三角形。在這種情況下，通過監(jiān)測每束光確定待測量的部件例如它前緣是否正通過相應(yīng)光束來進(jìn)行所述測量，例如可以光勢壘(light barrier)的形式或通過與相應(yīng)的光束有關(guān)的反射信號(hào)來進(jìn)行這種測量。
因此，這種構(gòu)思能用兩束光測量部件遮斷或進(jìn)入光路的時(shí)間。如果光束的幾何形狀是已知的，部件的運(yùn)動(dòng)速度也是已知的，則可以用部件通過這兩束光之間測得的時(shí)間差確定該部件在這兩束光之間通過的特征長度，而在這種情況下，可以根據(jù)光路把所述特征長度轉(zhuǎn)換成該部件與參考面之間的距離。
然而，可靠地應(yīng)用一種構(gòu)思(例如用于測量渦輪機(jī)中的徑向間隙這種情況)通常與測定的復(fù)雜程度較高有關(guān)，但在這種情況下卻限制了達(dá)到的精度。另外在渦輪機(jī)工作期間產(chǎn)生的振動(dòng)還將極嚴(yán)重地影響測量精度，因而限制了這種系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一是提供一種測量運(yùn)動(dòng)通過參考面旁邊的部件與該參考面之間的距離的方法，該方法特別適合于測量渦輪機(jī)中的徑向間隙，并且具有特別高的精度。另一要解決的技術(shù)問題是提供一種適于實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。
關(guān)于所述方法，按照本發(fā)明下面的描述可解決上述問題監(jiān)測被調(diào)整為彼此基本平行的兩束光以及至少另一束在部件的運(yùn)動(dòng)方向調(diào)整為與上述平行光束成一角度的光束，以獲得由該部件引起的各相應(yīng)的反射信號(hào)；一方面利用與兩平行光束相應(yīng)的反射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間之間的時(shí)間差、另一方面利用與兩平行光束中之一相應(yīng)的反射信號(hào)和與所述成角度的光束或兩束成角度的光束相應(yīng)的反射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間之間的時(shí)間差確定所述距離的特征值。
在這種情況下，本發(fā)明的構(gòu)思的基礎(chǔ)是應(yīng)使所述確定距離的方法與渦輪機(jī)中正常出現(xiàn)的邊界條件達(dá)到相應(yīng)吻合。具體地說，在這種情況下，應(yīng)該盡可能地考慮渦輪機(jī)葉片的局部速度可能因渦輪機(jī)運(yùn)行期間振動(dòng)或其它波動(dòng)而改變這個(gè)事實(shí)。因此，當(dāng)應(yīng)用以三角法原理為基礎(chǔ)的光學(xué)測量方法時(shí)，應(yīng)該假設(shè)，對(duì)于特別高的測量精度而言，渦輪機(jī)葉片相對(duì)渦輪機(jī)內(nèi)壁的運(yùn)動(dòng)速度不是恒定的，也就是說，部件相對(duì)于參考面的運(yùn)動(dòng)速度不是恒定的。事實(shí)上，對(duì)這類測量方法應(yīng)該這樣構(gòu)思即使部件的運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)也不會(huì)使測量結(jié)果不可靠。為了能做到這一點(diǎn)，根據(jù)三角法的必要的測量思路通過測定部件相對(duì)參考面運(yùn)動(dòng)的當(dāng)前的實(shí)際速度的參考測量進(jìn)行補(bǔ)充測量，所述兩平行光束是用于這個(gè)目的，并且可以通過測量部件通過各自相應(yīng)的光路的且與部件和參考表面間的距離無關(guān)的時(shí)間，能獲得關(guān)于部件相對(duì)參考面的當(dāng)前的實(shí)際速度。然后以此為基礎(chǔ)估計(jì)所述時(shí)間差，也就是說，把從彼此成角度的兩束光測定的時(shí)間差轉(zhuǎn)換成部件通過的距離。
按照這種構(gòu)思，通過參考測量來補(bǔ)充三角法測量，以便能考慮部件運(yùn)動(dòng)的實(shí)際速度確定距離特征值，可以用三束、四束光，或根據(jù)需要甚至可以用更多束光。當(dāng)應(yīng)用三束光時(shí)，其中的兩束光彼此平行，以便使部件通過這些光束的行程產(chǎn)生時(shí)間差，所述的時(shí)間差的特性是與部件當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)而與部件和參考面的距離無關(guān)。此時(shí)，第三束光與所述平行光束成一角度，從而可以使此束光與兩平行光束之一結(jié)合用在傳統(tǒng)的三角法測量方式中。當(dāng)用四束光時(shí)，可以用兩束調(diào)整為彼此平行的光束進(jìn)行參考測量，在這種情況下，另外兩束光可以按傳統(tǒng)的三角法測量方式調(diào)整為彼此成一角度。
具體地說，該測量方法能夠獲得多個(gè)用于部件和參考面之間相應(yīng)距離的正確的特征值，這些特征值與可能發(fā)生的任何振動(dòng)或部件當(dāng)前運(yùn)動(dòng)中的速度的波動(dòng)無關(guān)。優(yōu)選將所述方法用在評(píng)價(jià)過程(evaluation process)中，根本不需要考慮部件的期望的速度，只需根據(jù)所述兩個(gè)時(shí)間差之比確定距離的特征值。
為了能可靠地確定待評(píng)價(jià)的時(shí)間差(time differences to be evaluated)，在另一優(yōu)選的改進(jìn)方式中，該測量方法被用于使由部件產(chǎn)生的那些反射信號(hào)與各光束可靠地相應(yīng)。為此，優(yōu)選使用的每束光具有不同波長，以便通過評(píng)價(jià)根據(jù)選擇的波長上的反射信號(hào)使每個(gè)反射信號(hào)可以唯一地與一束光相應(yīng)。
關(guān)于測量系統(tǒng)，借助一個(gè)光源和具有一個(gè)相應(yīng)的評(píng)價(jià)單元(evaluatedunit)的檢測器可達(dá)到上述目的，其中所述光源用于產(chǎn)生至少兩束被調(diào)整為彼此基本平行的光束和至少另一束在部件運(yùn)動(dòng)方向調(diào)整為相對(duì)所述平行光束成一角度的光束，該光源具有用于檢測由部件引起的與每束光相應(yīng)的反射信號(hào)的檢測器；所述具有評(píng)價(jià)單元的檢測器一方面根據(jù)與所述平行光束相應(yīng)的反射信號(hào)到達(dá)時(shí)間之間的時(shí)間差，另一方面根據(jù)與所述平行光束之一和所述成角度的光束或兩束成角度的光束相應(yīng)的反射信號(hào)到達(dá)時(shí)間之間的時(shí)間差來確定距離特征值。
在這種情況下，有用的是將該測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)成使評(píng)價(jià)單元根據(jù)所述的時(shí)間差的比值確定距離特征值。另外，為了使所述反射信號(hào)與所述光束可靠地對(duì)應(yīng)，在一個(gè)可供選擇的或附加的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述光源具有多個(gè)與光束數(shù)目相對(duì)應(yīng)的光發(fā)生器，并且使這些光發(fā)生器在每種情況下由它們發(fā)出的光的波長彼此不同。
為了將該測量系統(tǒng)用于較惡劣的環(huán)境條件下或很難進(jìn)入的地方，例如用于監(jiān)測渦輪機(jī)的徑向間隙時(shí)，所述功能部件例如光源和檢測器最好是與使用的實(shí)際地點(diǎn)在空間上分離開，也就是說，特別是與參考面分開。為了能這樣做，光源最好是通過光波導(dǎo)系統(tǒng)與配置在參考面上的光出口和入口相連。在另一優(yōu)選的改型中，檢測器也以類似這種情況的方式通過光波導(dǎo)系統(tǒng)連接到光出口和入口。
為了能以特別簡單的方式在提供調(diào)整為彼此平行的兩束光的同時(shí)提供調(diào)整為相對(duì)所述兩平行光束成一角度的光束，當(dāng)用一個(gè)如上所述的光波導(dǎo)系統(tǒng)時(shí)，在又一優(yōu)選的改型中，該光波導(dǎo)系統(tǒng)配置有一透鏡構(gòu)件，尤其是在光出口和入口區(qū)配置一凸透鏡。
所述光波導(dǎo)系統(tǒng)最好是具有多根排列在一個(gè)共同殼體內(nèi)的光纖，光纖的數(shù)量與光束的數(shù)量相等。
該測量系統(tǒng)優(yōu)選用于監(jiān)測渦輪機(jī)的徑向間隙。
具體地說，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是將基于三角法原理的距離測量和參考測量組合，即使在部件運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生波動(dòng)或變化的情況下也能高精度地確定通過所述參考面旁邊的部件的距離特征值。因此，本發(fā)明提供的方法和用于完成該方法的測量系統(tǒng)特別適合用于監(jiān)測渦輪機(jī)中的徑向間隙。
另外，由于利用光學(xué)測量原理，本測量系統(tǒng)可以在所有溫度下例如從0℃到450℃的溫度范圍以同樣高的精度監(jiān)測渦輪機(jī)中的徑向間隙。使用光源和檢測器與參考面光耦合的光波導(dǎo)可使測量系統(tǒng)特別緊湊地構(gòu)成在參考面的區(qū)域內(nèi)，因此，采用具有外徑例如最大為7.2mm的標(biāo)準(zhǔn)化的孔即使在相當(dāng)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)中使用也不受限制。參考測量的考慮還能使該測量系統(tǒng)被大量使用，即使使用期限相當(dāng)長，也不需要進(jìn)行任何校準(zhǔn)，在這種情況下，只需要在系統(tǒng)第一次投入使用時(shí)為了可靠地確定測量值而進(jìn)行校準(zhǔn)，以精確地確定光束幾何構(gòu)形。只要確定了所述光束的幾何構(gòu)形，就不需對(duì)測量系統(tǒng)的特征運(yùn)行參數(shù)作任何其它再修正。


下面將參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。
圖1示意地表示用于確定通過參考面旁邊的部件與該參考面之間的距離的測量系統(tǒng)；圖2表示圖1中所示的測量系統(tǒng)的一種可供選擇的實(shí)施方式；圖3表示圖1或圖2中所示的測量系統(tǒng)的測量頭的平面圖；圖4表示用于圖3中所示的測量頭的帶有光纖的光束系統(tǒng)的平面圖。
具體實(shí)施例方式
附圖中相同的部件用相同附圖標(biāo)記表示。
圖1中所示的測量系統(tǒng)1用于確定通過參考面2旁邊的部件4與該參考面2之間的距離。部件4的運(yùn)動(dòng)方向被調(diào)整為基本上平行于參考面2延伸的、并用箭頭6表示的平面，此處具體地說，該部件是圖中未示出任何細(xì)節(jié)的渦輪機(jī)的動(dòng)葉片，在此，參考面2例如是渦輪機(jī)的內(nèi)部覆層。在這種情況下，測量系統(tǒng)1被用于用等于渦輪機(jī)中的徑向間隙的距離S監(jiān)測渦輪機(jī)中的徑向間隙。
原則上，本測量系統(tǒng)1采用基于稱之為三角法的原理。在這種情況下，在由圖1中所示的示例性實(shí)施方式中，使用一第一光束10和一第二光束12，在部件4的運(yùn)動(dòng)方向看，將第二光束12調(diào)整為與第一光束10成一角度。在圖1所示的投影中，光束10、12在焦平面13上相交。在這種情況下，焦平面13與參考面2之間的距離X0決定了最大的可測量范圍，在該范圍內(nèi)可以確定距離S。
為了確定距離S，監(jiān)測光束10、12以得到由部件4引起的反射信號(hào)。具體地說，只要部件4由于運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入光束10或12的光路，部件4分別反射光束10或12，在這種情況下可以檢測以這種方式產(chǎn)生的反射信號(hào)。于是，可以以光勢壘的形式確定部件4分別通過光束10、12的光路的時(shí)間。在圖1中，從其運(yùn)動(dòng)方向看，這個(gè)時(shí)間為部件4通過第一光束即通過光束12那一刻的時(shí)間。此時(shí)間在圖1中用t0表示。
當(dāng)部件4進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的前緣以稍后的時(shí)間t1通過光束10的光路。于是，部件4行進(jìn)了時(shí)間t1與t0之間的距離y?，F(xiàn)在可以根據(jù)部件4通過的距離y由下式確定該距離S的特征值。
y＝v·(t1-t2)式中v是部件4的運(yùn)動(dòng)速度。如果光束12相對(duì)于光束10的傾角α是已知的，則部件4的前面與焦平面13的距離X就可以(在此情況下，假設(shè)光束10以直角射到部件4上)由下式得出x=v·(t1-t0)tanα]]>如果該幾何構(gòu)形已知，利用下述關(guān)系式，距離的特征值S可以根據(jù)時(shí)間差t1-t0確定s=x0-v·(t1-t0)tanα]]>然而，一般的如這種三角法原理的缺點(diǎn)是所述評(píng)估直接取決于部件4的運(yùn)動(dòng)速度v。具體地說，在該參數(shù)波動(dòng)的情況下，按這種構(gòu)思所具有的精度將受到限制。為了補(bǔ)償這些誤差現(xiàn)在設(shè)計(jì)了尤其能用于高精度地測量渦輪機(jī)的徑向間隙的測量系統(tǒng)1。為此，通過參考測量補(bǔ)充測量系統(tǒng)1中的三角法因素(triangulation element)，該參考測量使距離S的確定與部件4運(yùn)動(dòng)的實(shí)際速度v無關(guān)。
為此，提供另一束光14，將該光束14調(diào)整為基本平行于首先提到的那束光10。在圖1所示的示例性實(shí)施方式中，沿部件4運(yùn)動(dòng)方向看，所述光束14被安排在光束10、12的后面的位置。當(dāng)然，在這種情況下，也可以按期望的空間進(jìn)行配置。因此，本測量系統(tǒng)1一方面具有由光束10、12形成的會(huì)聚光路，另一方面具有由光束10、12之一和光束14形成的同軸光路。
在圖1所示的示例性實(shí)施方式中，部件4的前緣在時(shí)間t2通過光束14，以便可以在這時(shí)檢測與光束14相應(yīng)的反射信號(hào)。因?yàn)楣馐?0、14是平行的，所以在與光束10和光束14相應(yīng)的反射信號(hào)之間(可測量)的時(shí)間差由下式得出t2-t1=dv]]>式中d是沿部件4的運(yùn)動(dòng)方向看的光束14、10之間的距離。距離S可以根據(jù)時(shí)間差t2-t1，利用下式得出S=X0-dtanα·t1-t0t2-t1]]>這樣不必考慮運(yùn)動(dòng)部件14的速度v的測定值。
為了產(chǎn)生光束10、12、14，測量系統(tǒng)1包括一具有多個(gè)光發(fā)生器18的光源16。在這種情況下，每個(gè)光發(fā)生器18分別與光束10、12、14中的一束光相應(yīng)。測量系統(tǒng)1還包括一個(gè)與評(píng)價(jià)單元22相連的檢測器單元20。在這種情況下，檢測器單元20測定部件4引起的反射信號(hào)到達(dá)的時(shí)間。此時(shí)，通過光束10、12、14之一在部件4的表面上反射產(chǎn)生反射信號(hào)，以使被檢測的反射信號(hào)的時(shí)間相應(yīng)于部件4在與各有關(guān)的光束10、12、14中到達(dá)的時(shí)間。
為了使各反射信號(hào)分別與各束光束10、12、14相應(yīng)，將各光發(fā)生器18設(shè)計(jì)成發(fā)出不同波長的光，并指定檢測器20根據(jù)選定波長對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行評(píng)價(jià)。這樣可以使各反射信號(hào)與各束光束10、12、14在檢測器20中相關(guān)聯(lián)，以便總能確定部件4進(jìn)入各光束10、12或14的時(shí)間。把用這種方式獲得的多個(gè)光束特定時(shí)間特征值(light-beam-specific time characteristicvalues)傳送到評(píng)價(jià)單元22，在評(píng)價(jià)單元22中，根據(jù)已知的幾何值確定距離S的特征值。
為了使測量系統(tǒng)1能應(yīng)用到非常難進(jìn)入的地方和惡劣的環(huán)境中，例如用于透平的徑向間隙測量中，有源部件例如光源16和檢測器20與參考面2在空間上不耦聯(lián)。為此，光源16和檢測器20通過光波導(dǎo)系統(tǒng)24與配置在參考面2上的出口和入口26相連。在這種情況下，光波導(dǎo)系統(tǒng)24按下述要求配置在光出口和入口26的區(qū)域上首先，能使光束10、14基本上彼此平行地出射，第二，能使光束12相對(duì)于光束10、14基本上以一角度地出射。為此，在光波導(dǎo)系統(tǒng)24的光出口和入口26區(qū)域內(nèi)設(shè)置一透鏡構(gòu)件28，該透鏡構(gòu)件28使光束10、14基本上以直線通過，而只有光束12彎曲。
圖1的示例性實(shí)施方式示出將三角法測量與參考測量結(jié)合的構(gòu)思，在該示例性實(shí)施方式中，總共用三束光10、12、14，光束10既用于三角法測量，又用于參考測量。在圖2中所示的另一示例性實(shí)施方式中，雖然在測量系統(tǒng)1′中再次采用三角法測量與參考測量的結(jié)合，但是為這兩種測量提供完全不同的光束，在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例中，提供四束光，其中兩束被調(diào)整為彼此基本平行的光束40、42用于進(jìn)行參考測量，而沿部件4的運(yùn)動(dòng)方向看兩束與光束40、42成一角度的光束44、46被用于進(jìn)行三角法測量。這樣測量系統(tǒng)1’一方面具有一由光束44、46形成的雙會(huì)聚光路，另一方面具有一由光束40、42形成的同軸光路。
如圖2所示，部件4的前緣在時(shí)間t0通過光束40的光路，在時(shí)間t1通過光束44的光路，在時(shí)間t2通過光束46的光路，在時(shí)間t3通過光束42的光路。當(dāng)然，在這種情況下，這些時(shí)間的實(shí)際順序以及光束40、42、44、46的空間位置也可相對(duì)改變。
在圖2所示的測量系統(tǒng)1′的配置中，距離S的特征值可以根據(jù)下列關(guān)系式求出S=X0-d2·tanα·t2-t1t3-t0]]>當(dāng)然，在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，透鏡構(gòu)件28應(yīng)按下述要求設(shè)計(jì)能夠使光束40、42基本上以直線通過參考面2，而光束44適當(dāng)?shù)貜澢?br> 圖3是在參考面2上的光波導(dǎo)系統(tǒng)24的出口區(qū)的實(shí)例的平面圖。在這個(gè)示例性實(shí)施方式中，具有與光束數(shù)量相應(yīng)的光纖的光束系統(tǒng)52、54、56、58排列在共同的殼體50的內(nèi)部。在這種情況下，光束系統(tǒng)52、54用于提供傳遞用于三角法測量的光束。據(jù)此，它們的出口區(qū)由透鏡構(gòu)件28遮蓋，該透鏡構(gòu)件在這個(gè)區(qū)域形成為凸透鏡的形狀。與此相反，光束系統(tǒng)56、58被設(shè)計(jì)成傳送用于參考測量的光束，而它們的出口區(qū)能使相應(yīng)的光束基本上成直線出射。
圖4表示一個(gè)單光束系統(tǒng)52的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，有源纖維60配置在光束系統(tǒng)52的中心區(qū)，并且被光纖準(zhǔn)直管62包圍。另一方面，在外部區(qū)配置一些無源光纖64，它們可以具有或不具有各自相應(yīng)的準(zhǔn)直管。
權(quán)利要求
1.一種測量在參考面(2)的旁邊運(yùn)動(dòng)的部件(4)與該參考平面(2)之間的距離(S)的方法，其中，監(jiān)測兩束被調(diào)整為彼此基本平行的光束(10、14、40、42)和至少另一束被調(diào)整為沿所述部件(4)的運(yùn)動(dòng)方向與所述平行光束(10、14、40、42)成一角度的光束(12、44、46)，以獲得由所述部件(4)引起的相應(yīng)的各反射信號(hào)；利用與所述平行光束(10、14、40、42)相應(yīng)的反射信號(hào)到達(dá)的時(shí)間之間的時(shí)間差(t1-t0)及與所述平行光束(10、14、40、42)之一和所述成角度的光束(12、44、46)或兩束成角度的光束(12、44、46)相應(yīng)的反射信號(hào)到達(dá)的時(shí)間之間的時(shí)間差(t2-t1)確定所述距離(S)的特征值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述距離(S)的特征值根據(jù)時(shí)間差(t2-t1、t1-t0)的比值確定。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，對(duì)每束光(10、12、14、40、42、44、46)使用具有不同波長的光。
4.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法的測量系統(tǒng)(1、1′)，該系統(tǒng)包括一個(gè)用于產(chǎn)生至少兩束被調(diào)整為彼此基本平行的光束(10、14、40、42)和至少另一束被調(diào)整為沿部件(4)的運(yùn)動(dòng)方向與所述平行光束(10、14、40、42)成一角度的光束(12、44、46)的光源(16)；和一個(gè)用于檢測與所述光束(10、12、40、42、44、46)之一相應(yīng)的并由部件(4)引起的反射信號(hào)的檢測器(20)，該檢測器(20)具有一個(gè)相關(guān)的評(píng)價(jià)單元(22)，該評(píng)價(jià)單元(22)根據(jù)所述平行光束(10、14、40、42)相應(yīng)的反射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間之間的時(shí)間差(t1-t0)及所述平行光束(10、14、40、42)之一和所述成角度的光束(12、44、46)或兩束成角度的光束(12、44、46)相應(yīng)的反射信號(hào)到達(dá)時(shí)間之間的時(shí)間差(t2-t1)兩者確定距離特征值。
5.如權(quán)利要求4所述的測量系統(tǒng)(1、1′)，其中，所述評(píng)價(jià)單元(22)根據(jù)所述的時(shí)間差(t2-t1、t1-t0)的比值確定所述距離特征值。
6.如權(quán)利要求4或5所述的測量系統(tǒng)(1、1′)，其中，所述光源(16)包括多個(gè)與光束(10、12、40、42、44、46)的數(shù)目相應(yīng)的光發(fā)生器(18)，這些光發(fā)生器所產(chǎn)生的光的波長彼此不同。
7.如權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的測量系統(tǒng)(1、1′)，其中，所述光源(16)通過光波導(dǎo)系統(tǒng)(24)與配置在參考面(2)上的光出口和入口(26)相連。
8.如權(quán)利要求7所述的測量系統(tǒng)(1、1′)，其中，所述檢測器(20)通過光波導(dǎo)系統(tǒng)(24)與所述光出口和入口(26)相連。
9.如權(quán)利要求7或8所述的測量系統(tǒng)(1、1′)，其中，在所述光波導(dǎo)系統(tǒng)(24)上設(shè)置一透鏡構(gòu)件(28)，具體地說，在光出口和入口(26)區(qū)域內(nèi)設(shè)置凸透鏡。
10.如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的測量系統(tǒng)(1、1′)，其中，所述光波導(dǎo)系統(tǒng)(24)具有配置在共同殼體(50)內(nèi)部并且與光束(10、12、40、42、44、46)的數(shù)目相應(yīng)的光束系統(tǒng)(52、54、56、58)。
11.一種如權(quán)利要求4至10中任一項(xiàng)所述的測量系統(tǒng)(1、1’)的應(yīng)用，其中，用于監(jiān)測渦輪機(jī)中的徑向間隙。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量在參考面(2)的旁邊運(yùn)動(dòng)的部件(4)與該參考平面(2)之間的距離(S)的方法，該方法特別適于測量透平的徑向間隙，而且具有特別高的測量精度，為此本發(fā)明提出一種將三角法測量與參考測量相結(jié)合用于確定部件(4)的實(shí)際速度的方法。在這種情況下，監(jiān)測兩束被調(diào)整為彼此基本平行的光束(10、14)和至少另一束被調(diào)整為沿部件(4)運(yùn)動(dòng)方向與所述的平行光束(10、14)成一角度的光束，以獲得由所述部件(4)引起的相應(yīng)的各反射信號(hào)，利用與所述平行光束(10、14)相應(yīng)的反射信號(hào)到達(dá)的時(shí)間之間的時(shí)間差及與所述平行光束(10)之一和所述成角度的光束(12)相應(yīng)的反射信號(hào)到達(dá)的時(shí)間之間的時(shí)間差兩者確定距離(S)的特征值。
文檔編號(hào)G01B11/14GK1506654SQ200310120198
公開日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2003年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者約辰·盧徹, 尤維·法伊弗, 法伊弗, 約辰 盧徹 申請(qǐng)人:西門子公司