ES2203765T3 - Captador optico de vibraciones. - Google Patents

Abstract

DETECTOR OPTICO DE VIBRACIONES QUE COMPRENDE UNA LAMINA ENCASTRADA (11) DOTADA DE MEDIOS (13) QUE REFLEJAN LA LUZ, MEDIOS (F1) PARA ENVIAR LA LUZ SOBRE DICHO MEDIOS REFLECTANTES, MEDIOS (F2) PARA RECOGER LA LUZ REFLEJADA POR LOS MEDIOS REFLECTANTES, Y MEDIOS DE ANALISIS DE LA INTENSIDAD Y/O DE LA FRECUENCIA Y/O DE LA FASE DE DICHA LUZ REFLEJADA, CARACTERIZADO PORQUE DICHA LAMINA (11) FORMA PARTE INTEGRANTE DE UN BLOQUE (10) QUE HA RECIBIDO UN CORTE APROPIADO

Description

Captador óptico de vibraciones.

El presente invento se refiere a un captador óptico de vibraciones y, más particularmente, a un captador en el que se analiza la luz reflejada por un espejo solidario de un elemento sometido a las vibraciones de las que se desea medir los parámetros.

Tal captador de vibraciones se utiliza por ejemplo para medir la aceleración en las barras que constituyen el estator de un turbo-alternador.

Distintas observaciones pusieron de manifiesto que las barras que constituyen el estator de un turbo-alternador de gran potencia podrían acusar, con el transcurso del tiempo, diversas holguras causadas por las fuerzas electromagnéticas de Laplace, asociadas al aflojamiento progresivo de los sistemas de sujeción.

Estas fuerzas se expresan matemáticamente por el producto de la longitud L de la barra por el producto vectorial de la intensidad I que atraviesa la barra por la inducción magnética B a la que se encuentra sometida la barra.

Estas fuerzas engendran unas vibraciones del doble de frecuencia que la de la corriente. Si el turbo-alternador produce una corriente de 50 Hz, la frecuencia vibratoria es pues de 100 Hz.

Sin embargo, en el momento de maniobras o cambios de régimen de la maquina, otras frecuencias vibratorias pueden aparecer.

Es útil poder medir permanentemente las frecuencias y las amplitudes de las vibraciones sufridas por las barras de un turbo-alternador, para analizar los fenómenos que ocurren, crear un histórico, y prever programas de mantenimiento.

Teniendo en cuenta lo enunciado anteriormente, es interesante poder disponer de un captador de vibraciones "banda ancha", para obtener informaciones correctas del estado de vibración de diversos lugares examinados, y efectuar una medida precisa en amplitud, en fase y en frecuencia.

La presencia de alta tensión en varias barras del estator impide disponer captadores convencionales unidos galvánicamente a su circuito electrónico.

Las fibras ópticas son aislantes, y es natural utilizarlas para la realización de un captador de vibraciones utilizado en zonas donde exista una tensión eléctrica elevada.

Un objetivo del presente invento es pues realizar un captador de vibraciones de fibras ópticas que permita asegurar la medida de la aceleración en un eje determinado, con una gran precisión, en un entorno difícil.

A modo de ejemplo, un pliego de condiciones impuesto al captador de vibraciones que debe definirse sería el siguiente:

Gama de frecuencias medidas: 10 a 1500 Hz.

Desfase de la medida a 100 Hz: < 10 minutos de ángulo.

Dinámica de medida en cada frecuencia: 0,1g a 100g.

Precisión de medida: 2% en más o en menos.

Sensibilidad transversal: < 0,1

El entorno en el que debe funcionar el captador según las exigencias anteriores es el siguiente:

Presencia de campos magnéticos del orden del Tesla.

Presencia de alta tensión del orden de 25 kV.

Presión relativa de hidrogeno del orden de 4 bares.

Temperatura de funcionamiento comprendida entre +10ºC y 120ºC con una variación de temperatura ambiente que puede llegar a 50ºC en 10 minutos.

Finalmente, las dimensiones del captador y su masa no deben exceder unos valores incompatibles con el uso previsto; en el caso de un captador utilizado para la detección de las vibraciones de barras de turbo-alternadores, las dimensiones del captador tienen que, por ejemplo, ser próximas a 15 x 15 x 30 mm. La masa del captador debe ser preferentemente inferior a 20 gramos.

La elección del solicitante para la realización de un captador óptico de vibraciones, se ha realizado sobre un captador que utiliza la flexión de una viga empotrada (llamada también viga en voladizo) bajo el efecto de la fuerza de inercia aplicada a su propia masa; la medida de esta flexión se hace por medio óptico, enviando un flujo luminoso sobre una superficie reflectante solidaria a la viga que vibra y midiendo la intensidad óptica recibida después de la reflexión en el espejo.

El estado de la técnica en este campo está definido por la patente EP-B 0 354 882, que describe un captador de vibraciones que incluye una caja en la que un elemento vibrante está realizado con la forma de una hoja en la que una extremidad está fijada a la caja, la otra extremidad está libre y posee una superficie apta para difundir un haz incidente que provenga de una fibra óptica de emisión. El extremo de la fibra de emisión está dotado de una micro lente que permite hacer converger el haz incidente hacia la parte móvil del elemento vibrante. Una fibra óptica de recepción está dispuesta en proximidad de la fibra de emisión, y está también dotada de una micro lente que posee un eje óptico dirigido hacia la misma parte móvil. Transmite a los medios de análisis una parte de la luz difundida por la parte móvil del elemento vibrante con el fin de medir la frecuencia y la intensidad, siendo esta última proporcional a la distancia entre la superficie que difunde y la fibra de recepción.

Una de las principales aplicaciones de este captador es la medida de vibraciones que afectan a partes de máquinas eléctricas, como por ejemplo un estator de un alternador de gran potencia. El captador está particularmente adaptado para la detección de amplitudes de vibración anormales de una parte que vibra a una frecuencia de resonancia que está determinada por la frecuencia de alimentación eléctrica de la maquina. En este caso, es ventajoso que la hoja vibrante del captador sea concebida de manera que oscile con una amplitud máxima igual a la de la frecuencia de resonancia de la parte de la maquina sobre la que se fija el captador.

No obstante, este captador no está adaptado para la medida de vibraciones en una gama de frecuencias relativamente amplia. En efecto, un elemento vibrante realizado con la forma de una hoja oscila generalmente con una amplitud relativamente débil en cuanto la vibración que sufre el captador se aleja de la frecuencia de resonancia propia del elemento que vibra. Como la fibra óptica de recepción sólo recibe una pequeña parte de la luz incidente que es difundida por la superficie del elemento vibrante, la señal luminosa analizada no presenta ninguna variación significativa al alejarse de la gama de resonancia propia del elemento.

Un objetivo del invento es realizar un captador óptico de vibración diferente de la técnica anterior, a la vez robusto y de ejecución económica, y que permita la medida de frecuencias en una gama relativamente amplia. Además, los elementos de un captador según el invento están dispuestos para analizar una señal luminosa significativa con el objetivo de obtener una gran precisión de la medida.

A tal efecto, el invento tiene como objeto un captador óptico de vibraciones para entornos eléctricos sometido a media o alta tensión, que incluye una caja estanca rellena de un gas aislante y conteniendo un elemento vibrante en el que una primera extremidad está inmóvil en la caja mientras que una segunda extremidad puede vibrar libremente, estando una pared de dicha caja atravesada por una primera y una segunda fibras ópticas unidas a unos medios respectivos de emisión y de recepción de luz situados en el exterior de la caja, teniendo cada una de dichas fibras una extremidad fija al interior de la caja, estando la primera fibra óptica, llamada fibra de emisión, prevista para emitir un haz de luz incidente hacia los medios de reenvío ópticos dispuestos en el extremo móvil de dicho elemento vibrante, estando la segunda fibra óptica, llamada fibra de recepción, prevista para recuperar una parte de la luz emitida por dichos medios de reenvío y transmitirla a los medios de análisis de su intensidad, y/o de su frecuencia y/o de su fase, siendo dicha intensidad proporcional a la distancia entre dichos medios de reenvío y una extremidad de dicha fibra de recepción, caracterizado porque los ejes ópticos de las extremidades de la primera y segunda fibras son paralelos, dichas extremidades están pulidas, dicho elemento vibrante está realizado con la forma de una lámina, dichos medios de reenvío óptico son reflectores, y el espacio comprendido entre dichas extremidades y los medios de reenvío óptico está exclusivamente constituido por dicho gas aislante.

Preferentemente, las extremidades de la primera y la segunda fibra tienen superficies de emisión y de recepción incluidas en un mismo plano, y los medios de reenvío óptico tienen una superficie plana aproximadamente paralela a dicho plano. Estas extremidades pueden estar desnudas, es decir desprovistas de cualquier vaina protectora, para finalizar paralelas y unidas durante una determinada longitud, y la distancia entre dicho plano y la superficie de dichos medios de reenvío óptico es preferentemente inferior o igual a dicha longitud.

Ventajosamente, un bloque que incluye cavidades destinadas al paso de dichas fibras está fijado en el interior de la caja del captador, y la lámina está realizada a partir de un corte apropiado de este bloque. Una de las cavidades desemboca frente a la cara llamada inferior de la lámina.

Preferentemente, el bloque está realizado de un material con un coeficiente de dilatación térmica inferior a 0,1.10^{-6}.

Ventajosamente, dicho material del bloque es una vitrocerámica comercializada bajo la marca "ZERODUR".

En un primer modo de realización los medios que reflejan la luz incluyen una pieza dotada de un revestimiento reflectante y pegado sobre la cara superior de dicha lámina por encima de un agujero de esta última.

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Como variante, los medios que reflejan la luz incluyen una pieza dotada de un revestimiento reflectante y pegado sobre la cara inferior de dicha lámina.

Según otra variante, los medios reflectantes están constituidos por un depósito reflectante depositado sobre la cara inferior de la lámina.

Ventajosamente, dicha pieza está realizada con el mismo material que la lámina.

Los medios para enviar la luz incluyen una primera fibra óptica, llamada fibra de emisión, en la que una extremidad desnuda está dispuesta perpendicularmente a la pieza reflectante, a una pequeña distancia de esta.

Los medios para recibir la luz reflejada incluyen una segunda fibra óptica, llamada fibra de recepción, en la que una extremidad desnuda está dispuesta perpendicularmente a la pieza reflectante, a una pequeña distancia de esta.

Las extremidades desnudas de las fibras de emisión y de recepción están dispuestas lado a lado en un primer conducto capilar de un manguito cilíndrico que tiene interiormente un diámetro sensiblemente igual al doble del diámetro de una fibra óptica desnuda, estando dicho manguito dispuesta en una primera cavidad cilíndrica practicada en dicho bloque, perpendicularmente al plano de la lámina.

Dicho manguito presenta un segundo conducto capilar, adyacente y coaxial al primer conducto capilar, con un diámetro sensiblemente igual al doble del diámetro de una fibra óptica dotada de su vaina.

Dicho manguito está inmovilizado en dicha primera cavidad por encolado.

El bloque incluye una segunda cavidad perpendicular a la primera cavidad y que se comunica con esta última, desembocando dicha segunda cavidad al exterior del bloque y recibiendo las fibras ópticas de emisión y de recepción.

Dicho bloque es de forma paralelepipédica.

Dicho bloque está dispuesto en una caja estanca.

La caja se llena con gas aislante, como el nitrógeno seco.

La caja se realiza del mismo material que el bloque.

Las fibras ópticas de emisión y de recepción están inmovilizadas en dicha segunda cavidad por un pegamento.

Las fibras ópticas de emisor y recepción atraviesan de manera estanca una pared de la caja mediante un manguito realizado del mismo material que la caja y pegado.

Se comprenderá el invento con claridad con la lectura de la descripción de un modo preferido de realización, con referencia al dibujo anexo, en el que:

la figura 1 es un esquema que ilustra el acoplamiento óptico entre dos fibras ópticas,

la figura 2 es un esquema equivalente al esquema de la figura 1.

La figura 3 es un diagrama que ilustra el fenómeno de acoplamiento óptico entre la fibra de emisión y la fibra de recepción,

La figura 4 es una vista en alzado del bloque que constituye la parte principal del captador óptico según el invento,

La figura 5 es una vista superior del mismo bloque,

La figura 6 es una vista a escala ampliada de una parte de la figura 2,

La figura 7 es una vista a escala ampliada de la misma parte de la figura 2, según una primera variante de realización,

la figura 8 es una vista a escala ampliada de la misma parte de la figura 2, según una segunda variante de realización,

la figura 9 es una vista en corte del captador que incluye el bloque y su caja,

la figura 10 es un diagrama del circuito electrónico del captador.

Antes de describir un ejemplo de ejecución del invento, es útil recordar algunos elementos de mecánica y de dinámica.

Si se impone a un objeto un desplazamiento sinusoidal del tipo:

d(t) =	d_{0}.sen \omegat
con d:	amplitud
\omega:	pulsación
t:	tiempo

el objeto está sometido a una aceleración g que es la segunda derivada del desplazamiento:

g(t)= d''(t)=-\omega^{2}.d(t)= -( \omega^{2}d_{0}).sen\ \omega t

Se observa que esta aceleración es proporcional al desplazamiento.

Si el movimiento del objeto es alterno sin ser sinusoidal, se puede descomponer en una serie de Fourier representada por:

D(t) = \sum \ D_{0} . sen \ (\omega_{i}t \ + \ \Phi_{i})

La aceleración del objeto puede escribirse como:

\Gamma(t)= \sum \ - \ \omega_{i}{}^{2} \ D_{0} . sen \ (\omega_{i}t \ + \ \Phi_{i})

Las leyes clásicas de la dinámica enseñan que si un objeto de masa m sufre una aceleración (impuesta por un desplazamiento determinado), este está entonces sometido a una fuerza de inercia determinada por el principio fundamental de la dinámica:

F(t)= m. \Gamma(t)

De esta forma, medir el desplazamiento de un objeto es equivalente a medir la fuerza de inercia que recibe.

Las leyes de la física del sólido enseñan que si un objeto está sometido a una fuerza exterior (como la fuerza de inercia), este objeto se deforma.

La rigidez de un objeto se caracteriza por su módulo de elasticidad o módulo de Young.

Se recuerda que el alargamiento \DeltaL de una barra de longitud L y de sección a, sometida a una fuerza F, se expresa por la relación:

\Delta L = (F/E) \ X \ (L/a)

Relación en la que E es el módulo de elasticidad del material de la barra.

De esta manera, medir el desplazamiento d(t) de un objeto es equivalente a medir su deformación.

Un acelerómetro es un sistema que incluye un objeto deformable, bajo el efecto de la fuerza de inercia provocada por el desplazamiento, y un dispositivo de medida de esta deformación.

En el captador óptico del invento, el elemento deformable es una lámina empotrada.

Se recuerdan las características de la viga empotrada o viga cantilever.

Si se designa por:

E el modulo de elasticidad del material de la viga

\rho la densidad del material

a el espesor de la viga

l la longitud de la viga

\Gamma la aceleración comunicada a la viga,

se establecen las siguientes relaciones

frecuencia de resonancia: f = 1/2\pi. (E/r)^{1/2} . a/l^{2}

flecha de deformación: Y_{MAX} = 3\rhol^{4}/2Ea^{2} .\Gamma

ángulo de deflexión de la lámina: \theta_{MAX} = 2\rhol^{3}/Ea^{2} .\Gamma

Se observa que la insensibilización a las vibraciones transversales se obtiene fácilmente dando a la viga una longitud superior o igual a diez veces el valor de su espesor. La viga se convierte en una placa o una lámina de espesor a y de ancho b.

Se hacen a continuación algunos recordatorios de óptica.

Como se ha indicado anteriormente, la medida de los parámetros de las vibraciones se reduce a una medida óptica; la lámina empotrada del captador ligado al objeto que vibra está dotada de una superficie reflectante M (véase la Fig. 1) sobre la que es enviada, por una primera fibra F1, una luz incidente; se recoge en una fibra F2 la luz reflejada por la superficie reflectante M. La intensidad de la luz debe ser proporcional al desplazamiento del captador.

Se utiliza el hecho de que el desplazamiento de la extremidad de la lámina empotrada es proporcional al desplazamiento del captador, como lo muestra la fórmula recordada anteriormente.

La luz emitida por ejemplo por un diodo electro luminiscente LED es inyectada en la fibra F1 que puede ser de cualquier diámetro, monomodo o multimodo. La extremidad de la fibra está pulida y es mantenida por un manguito como se describe más adelante.

Este manguito lleva también la segunda fibra, F2, dispuesta en paralelo a la primera fibra. Sirve de fibra de recepción de la luz reflejada por la superficie reflectante. Un fotodiodo PD dispuesto en el extremo opuesto de la fibra F2 permite transformar el flujo luminoso en una foto-corriente, y después en una pequeña tensión eléctrica que será tratada por una tarjeta electrónica descrita más adelante.

Se observa que el desplazamiento de la superficie reflectante provoca la misma modulación luminosa I(t) de la fibra F1 hacia la fibra F2 que el desplazamiento de una fibra F3 respecto de la fibra F1 en el caso en el que la fibra F3 sea la imagen de la fibra F2 en la superficie reflectante ( véase la Fig.2).

Es pues fácil conocer (teórica y experimentalmente) la potencia luminosa P(x) acoplada de la fibra F1 a la fibra F2 alejando la fibra F3 una magnitud x que se puede hacer variar desde 0 al infinito.

La Fig. 3 muestra las variaciones de esta potencia luminosa P en función de la distancia x que separa las extremidades de las fibras F1 y F3; se constata que existe una zona lineal en la que la potencia luminosa es proporcional a x, y por tanto al desplazamiento de la superficie reflectante.

Bajo la condición de situar las extremidades de las fibras F1 y F2 a una distancia de la superficie reflectante de forma que corresponda a la parte rectilínea de la curva de la Fig.3, la intensidad luminosa I(t) recibida en la fibra F2 puede expresarse por la relación:

I(t)= \alpha \ . \ I_{0} \ (1 + k.d(t))

Siendo:

\alpha: el coeficiente de transmisión luminoso del sistema óptico completo,

k: el coeficiente de sensibilidad de la lámina cantilever,

d(t): el desplazamiento del captador en fusión del tiempo t.

Se hace referencia a las Fig. 4 a 6.

Según la característica principal del invento, un bloque 10, preferentemente paralelepipédico, es mecanizado de forma que se defina una lámina 11, de bajo grosor y con un ancho de una de las dimensiones del bloque. Para resistir, sin fracturarse, a los gradientes de temperatura indicados anteriormente, el material del bloque es preferentemente una vitrocerámica cuyo coeficiente de dilatación térmica está comprendido entre 0,1.10^{-6} y 0,01.10^{-6}. Un material tal se comercializa por la empresa SCHOTT bajo la marca "ZERODUR".

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Las dimensiones de la lámina se eligen para responder a las especificaciones detalladas anteriormente, que precisan de una frecuencia de resonancia superior o igual a 2000 Hz.

Se puede elegir por ejemplo:

- longitud de la lámina: 15 mm

- ancho de la lámina: 10 mm

- Grosor de la lámina: 0,5 mm

La elección de una pieza monolítica evita el tener que pegar la lámina como se indica en el estado de la técnica, lo que hace el aparato frágil; además, el reblandecimiento de los pegamentos, por encima de una determinada temperatura, por ejemplo 100ºC, conlleva variaciones de la sensibilidad y de la frecuencia de resonancia de la lámina. La solución del invento, en el que la lámina forma parte integrante del bloque, permite evitar estos inconvenientes.

Haría falta considerar como parte del invento un bloque asociado a una lámina, en el que la lámina fuera solidaria al bloque de manera irreversible, por un proceso mecánico, por ejemplo aplicando una contra otra con una gran presión y sin ningún pegamento, unas superficies perfectamente pulidas de la lámina y el bloque, de manera analoga a lo que se hace para solidarizar dos piezas metálicas.

En un modo preferido de realización, representado en las Fig. 4 a 6, la superficie reflectante está constituida por un espejo 13 pegado a la derecha de un agujero practicado en la lámina 11. Este espejo es ventajosamente una delgada pastilla fabricada del mismo material que el bloque (preferentemente ZERODUR) y habiendo sido sometida en una cara a un tratamiento reflectante. La pastilla 13 es de un diámetro superior al del agujero 12 y está pegada sobre la lámina 11.

El espejo es de débil masa para no recargar la lámina empotrada 11. Por ejemplo, el espejo tiene un diámetro de 3 mm y un espesor de 250 \mum.

En una primera variante de realización, representada en la Fig. 7, el espejo, con la referencia 13A, está pegado a la parte inferior de la lámina 11; el agujero 12 es entonces suprimido.

En una segunda variante de realización, representada en la Fig. 8, el espejo 11 es reemplazado por un pulido y un tratamiento reflectante 13B practicado sobre la cara inferior de la lámina 11; el agujero es entonces igualmente suprimido.

Se vuelve a las Fig. 4 a 6. Las consideraciones anteriores se aplican igualmente, mutatis mutandis, a las variantes de las Fig. 7 y 8.

Se perfora una cavidad cilíndrica 14 en el bloque 10, perpendicularmente a la lámina 11 y con el mismo eje que el espejo 13. Esta cavidad se destina a recibir un manguito 15 que contiene las extremidades de las fibras ópticas F1 y F2. El manguito 15 incluye dos canales axiales capilares consecutivos 16A y 16B; el canal 16A, cuyo diámetro es del orden de 250 \mum, contiene las fibras F1 y F2 desnudas (es decir sin su envoltura plástica) y dispuestas lado a lado; el canal 16B, de diámetro superior al del canal 16A, por ejemplo 800 \mum, recibe las dos fibras ópticas con su envoltura. Las fibras desnudas afloran en el extremo del manguito y se pulen para asegurar al acoplamiento óptico descrito anteriormente. Se puede prever un tratamiento antirreflejos para limitar la tasa de luz parásita reflejada.

La distancia entre el espejo y el extremo del manguito se ajusta para que el acoplamiento óptico de las fibras se realice en la zona rectilínea de la curva de la Fig. 3. Una vez realizado este ajuste, se inmoviliza el manguito 15 en la cavidad 14 con la ayuda de un pegamento 18.

El manguito debe tener un coeficiente de dilatación térmica lo más bajo posible para responder a las exigencias del pliego de condiciones. Como es difícil, en el estado actual de la tecnología, construir manguitos capilares de ZERODUR, se elige un manguito de silicio, a pesar de su coeficiente de dilatación cinco veces más elevado que el del ZERODUR. Habida cuenta del pequeño diámetro del manguito (del orden de 1,6 mm) la dilatación diferencial entre el manguito y el bloque será baja y compensada por un ligero juego entre el manguito 15 y la cavidad 14, juego que no perjudica el pegado del manguito.

El bloque 10 incluye una segunda cavidad cilíndrica 20, sensiblemente perpendicular a la primera cavidad 14 y que desemboca en esta, extendiéndose paralelamente a grandes caras del bloque paralelepípedico, y desembocando sobre una pequeña cara. Esta cavidad sirve de guía a las fibras F1 y F2 que salen del bloque por la pequeña cara anteriormente citada. En el interior de la cavidad 20, las fibras F1 y F2 están inmovilizadas con pegamento.

Como se muestra en la Fig. 9, el bloque 10 está contenido en una caja estanca 21, preferentemente realizada a partir de un bloque de ZERODUR vaciado para recibir el bloque 10 y dotado de una tapa 22, realizada del mismo material, y pegada para cerrar de manera estanca la caja 21.

En el interior de la caja reina un ambiente de gas neutro, por ejemplo nitrógeno seco.

El bloque se fija preferentemente al interior de la caja mediante pegado, con la ayuda de un pegamento que tenga la propiedad de transmitir correctamente las vibraciones para no falsear la medida. Un ejemplo de un pegamento tal es el referenciado como X60 por la empresa HBM. Su particularidad es volverse, después de secado, de una dureza comparable a la de la cerámica y resistir a la temperatura.

Un manguito 24 de ZERODUR permite realizar la travesía estanca de las fibras ópticas; el manguito está pegado a la pared de la caja; las fibras se mantienen en el manguito mediante un pegamento que asegura igualmente la estanqueidad de la travesía. Las fibras F1 y F2 están dispuestas, en la salida de la caja, en una funda o envoltura de plástico 25 cuya composición permite resistir al hidrógeno que existe en el entorno de las barras de salida de los turbo-alternadores.

La Fig. 10 es un esquema sinóptico electrónico del captador.

La señal procedente del fotodiodo de recepción PD se dirige a un amplificador operacional 31 dotado de un filtro paso bajo 32; a la salida del amplificador, la señal se envía a un divisor 32', después a un circuito corrector de sensibilidad 33 controlado por un microprocesador 35. La señal es filtrada por un filtro selectivo de frecuencia 36 controlado por el microprocesador, después se digitaliza con un convertidor 37 antes de ser direccionada al microprocesador. Este último calcula la amplitud de la vibración y da el valor eficaz en una salida digital 38 y en una pantalla 39. La señal se suministra igualmente de forma analógica en una salida 42 después de ajustar la fase y corregir el offset (circuito 40) y filtrarla (circuito 41).

El captador del invento funciona particularmente bien en la medida de las vibraciones de barras de salida de turbo-alternadores, debido al hecho que su concepción le permite resistir las difíciles condiciones de explotación.

El uso de dos fibras ópticas distintas para la emisión y la recepción permite independizarse de la longitud de fibra utilizada y de las reflexiones parásitas que pueden intervenir cuando se utiliza una única fibra asociada a un órgano fluorescente, teniendo entonces que estar dotada la fibra de órganos de focalización, de acoplamiento y/o de derivación.

En el captador del invento, no se utiliza ninguna lente de focalización que plantee problemas de pegado en el entorno y complique el captador por la necesidad de prever un espejo de reenvío.

Claims (10)

1. Captador óptico de vibraciones para entornos eléctricos sometidos a media o alta tensión, que incluye una caja (21) estanca rellena de gas aislante y que contiene un elemento vibrante en el que una primera extremidad está inmóvil en la caja mientras que una segunda extremidad puede vibrar libremente, estando una pared de dicha caja atravesada por una primera (F1) y una segunda (F2) fibras ópticas unidas a respectivos medios de emisión (LED) y de recepción (PD) de luz situados en el exterior de la caja, teniendo cada una de dichas fibras (F1,F2) un extremo fijo al interior de la caja (21), estando la primera fibra óptica (F1), llamada fibra de emisión, prevista para emitir un haz de luz incidente hacia medios de reenvío óptico situados en el extremo móvil de dicho elemento vibrante, estando la segunda fibra óptica (F2), llamada fibra de recepción, prevista para recuperar una parte de la luz emitida por dichos medios de reenvío y transmitirla a medios de análisis de su intensidad, y/o de su frecuencia y/o de su fase, siendo dicha intensidad proporcional a la distancia entre dichos medios de reenvío y una extremidad de dicha fibra de recepción, caracterizado porque los ejes ópticos de las extremidades de la primera y segunda fibra (F1,F2) son paralelos entre si, dichas extremidades están pulidas, el citado elemento vibrante está realizado en forma de lámina (11),dichos medios de reenvío óptico son reflectores, y el espacio comprendido entre dichas extremidades y dichos medios de reenvío óptico está exclusivamente constituido por dicho gas aislante.

2. Captador según la reivindicación 1, en el que dichas extremidades de la primera y segunda fibras (F1, F2) presentan superficies de emisión y de recepción incluidas en un mismo plano, y en el que los medios de reenvío óptico (13,13A,13B) tienen una superficie plana aproximadamente paralela a dicho plano.

3. Captador según la reivindicación 2, en el que dichas extremidades están desnudas para terminar paralelas y unidas en una determinada longitud, y en el que la distancia entre dicho plano y la superficie de dichos medios de reenvío óptico es inferior o igual a dicha longitud.

4. Captador según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que un bloque (10) que incluye cavidades (20,14) destinadas al paso de dichas fibras (F1, F2) es fijado al interior de dicha caja (21), en el que dicha lámina (11) está realizada a partir de un corte apropiado de dicho bloque (10), una cavidad (14) que desemboca frente a la cara llamada inferior de la lámina.

5. Captador según la reivindicación 4, en el que dichos medios de reenvío óptico incluyen una pieza (13) dotada de un revestimiento reflectante y pegada sobre la cara llamada superior de dicha lámina (11) por encima de un agujero (12) realizado en esta última.

6. Captador óptico según la reivindicación 5, en el que dicha pieza (13) está realizada del mismo material que dicha lámina (11).

7. Captador óptico según la reivindicación 4, en el que dichos medios de reenvío óptico incluyen una pieza (13A) dotada de un revestimiento reflectante y pegado sobre la cara inferior de dicha lámina (11), o bien están constituidos por un depósito reflectante (13B) depositado sobre esta cara inferior.

8. Captador óptico según la reivindicación 3 y una de las reivindicaciones 4 a 7, en el que las extremidades desnudas de las fibras de emisión (F1) y de recepción (F2) están dispuestas en un primer conducto capilar (16A) de un manguito cilíndrico (15), estando dicho manguito introducido en una primera cavidad cilíndrica (14) practicada en dicho bloque (10).

9. Captador óptico según la reivindicación 8, en el que dicho manguito (15) presenta un segundo conducto capilar (16B), adyacente y coaxial a dicho primer conducto capilar (16A) y con un diámetro sensiblemente igual al doble del diámetro de una fibra (F1, F2) dotada de su funda.

10. Captador óptico según una de las reivindicaciones 4 a 9, en el que dicha caja (21), así como un manguito (24) para la travesía estanca de las fibras (F1,F2), están realizados del mismo material que dicho bloque (10).