鋼球表面缺陷的多光纖檢測方法研究.pdf

1、鋼球是滾動球軸承的一個重要零部件，它的質量情況對軸承的使用壽命、運動精度、運轉性能起著關鍵性的作用。特別是鋼球表面質量對軸承功能特性影響顯著，影響著轉動部位的表面承載能力和抗疲勞強度，對于間隙配合部位的配合性能、潤滑性能和耐磨損性能等許多方面都有非常重要的要求。在球軸承的故障因素分析中，由于鋼球表面缺陷而導致的失效形式高達70％以上，因此球軸承質量提高的關鍵是對鋼球表面缺陷進行檢測，嚴格把好鋼球表面質量這一關。我國迫切需要一種新的技術，

2、開發(fā)出具有國產(chǎn)獨立知識產(chǎn)權的鋼球表面質量檢測儀器，提高檢測精度與準確度，降低設備購買成本，減小對國外設備的依賴性。
　　本文提出的鋼球表面缺陷的多光纖檢測方法研究是在一系列基金項目的資助下開展的。本課題參與了企業(yè)委托項目、濟南大學校博士基金項目(XBS0854)、國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目(201210427022)、山東省高等學校計劃項目(J10LD22)以及山東省優(yōu)秀中青年科學家科研獎勵基金項目(BS2010ZZ001)等，

3、以鋼球表面缺陷為研究對象，根據(jù)粗糙表面散射理論以及雙光束比值測量方法，把光纖傳感技術應用到鋼球表面缺陷檢測上，打破鋼球表面缺陷檢測自動化程度低，效率低的瓶頸，開發(fā)一套價格適中、高速高效的鋼球表面缺陷檢測設備。
　　根據(jù)鋼球表面缺陷標準，分析缺陷參數(shù)和特征，把缺陷歸類為位移缺陷與粗糙度缺陷，使之能夠實現(xiàn)光纖傳感器對缺陷特征的獲取。
　　分析光纖傳感器探頭光纖排列模型，為方便對鋼球表面缺陷特征的提取，確定中心發(fā)射周圍三圈接收的傳

4、感器探頭光纖陣列，用反射式光強調(diào)制型光纖傳感器對鋼球表面缺陷進行檢測。基于高斯分布假設，建立光纖傳感器球面檢測模型，根據(jù)幾何關系推導函數(shù)模型，用matlab對傳感器的內(nèi)徑/外徑、數(shù)值孔徑、軸間距進行仿真，根據(jù)仿真曲線合理確定光纖傳感器結構參數(shù)。
　　分析設計鋼球表面缺陷檢測信號處理系統(tǒng)，包括調(diào)制光源激勵電路，光電轉換模塊電路，前置差動放大電路，無限增益帶通濾波電路，窗函數(shù)比較電路，有效實現(xiàn)缺陷特征信號的放大，噪聲干擾的濾除，提高了

5、信噪比，完成缺陷特征信號的采集并送往上位機進行處理。
　　制作傳感器，設計電路板，搭建實驗平臺，設計光纖傳感器實驗，從原理上驗證光纖傳感器能夠進行鋼球表面缺陷檢測;進行傳感器發(fā)射光纖出射光強分布研究，光強分布近似為高斯分布，充分說明假設是成立的，光纖傳感器球面檢測模型構建準確;安排光纖傳感器粗糙度測量實驗，實驗結果表明此光纖傳感器可以進行粗糙度檢測;雙光束比較法測量位移實驗，表明傳感器能夠有效分離粗糙度影響與位移缺陷影響。