本发明涉及摆动式液压缸叶片密封磨损状态的监测装置及监测方法。该装置包括：在叶片密封与动块的配合处设计的密封槽导向套中，其正面安装与缸筒接触的矩形密封带，其背面铺设光纤光栅传感器；由密封槽导向套与动块装配后的叶片作为摆动式液压缸结构的一部分；在动块和输出轴上开设斜槽，并在输出轴中钻孔，将光纤引出至输出轴后与第二光纤准直器连接；第一光纤准直器固定在支撑基座上，通过调节支撑基座使两个光纤准直器耦合，实现光纤光栅传感信号的无线传输。该监测方法是通过光纤光栅传感器对密封件实时监测，经光纤光栅解调仪和计算机处理后判断摆动式液压缸的密封状态。本发明具有精度高，抗干扰能力强、可以在油液环境中安全工作等优点。
1.一种摆动式液压缸叶片密封磨损状态的监测装置，包括摆动式液压缸，其特征是在摆动式液压缸结构中，对其结构改进包括：在叶片密封（12）与动块（11.1）的配合处设计密封槽导向套（11.2），将矩形密封带安装在密封槽导向套（11.2）的正面，与缸筒（8）接触，光纤光栅传感器（15）铺设进密封槽导向套（11.2）的背面，密封槽导向套（11.2）与动块（11.1）装配后的叶片（11）作为摆动式液压缸结构的一部分；
在动块（11.1）和输出轴（14）上开设斜槽作为铺设光纤光栅传感器通道，并在输出轴（14）中钻孔，将光纤引出至输出轴的轴端，与固定于摆动式液压缸输出轴的轴端的第二光纤准直器（7）连接；另一个光纤准直器即第一光纤准直器（6）固定在支撑基座（5）上，通过调节支撑基座使所述两个光纤准直器耦合，实现光纤光栅传感信号的无线传输。
2.根据权利要求1所述的摆动式液压缸叶片密封磨损状态的监测装置，其特征在于所述的输出轴（14）由定块（13）支撑，在摆动式液压缸工作时静止，叶片（11）装在输出轴（14）上，在摆动式液压缸工作时，叶片（11）随输出轴摆动。
3.根据权利要求1所述的摆动式液压缸叶片密封磨损状态的监测装置，其特征在于所述的光纤光栅传感器（15）铺设在密封槽导向套（11.2）的背面，位于密封槽导向套（11.2）和动块（11.1）的接触面上。
4.一种摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，其特征是通过在密封槽导向套背面铺设的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器，在摆动式液压缸的工作过程中实时监测对叶片密封的接触应变和温度变化，并通过光纤光栅解调仪和计算机对叶片密封件工作表面的温度变化和应变信号进行实时采集和分析，判断摆动式液压缸的密封状态；
所述的摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，包括以下步骤：
该光纤光栅传感器（15）包括光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器，它们采用毛细钢管进行封装，并用耐高温环氧树脂胶粘接光纤与毛细钢管；
设计密封槽导向套（11.2），叶片密封（12）安装在密封槽导向套（11.2）的正面，与缸筒（8）接触，光纤光栅传感器（15）贴在密封槽导向套（11.2）的背面，密封槽导向套（11.2）与动块（11.1）装配后的叶片（11）作为摆动式液压缸结构的一部分装在密封件和摆动式液压缸的输出轴（14）之间；
在动块（11.1）内开斜槽，同时在输出轴（14）上钻孔并开设斜槽，以便将光纤进入输出轴（14）的轴孔内，光纤沿此轴孔铺设，与固定在输出轴端的光纤光栅准直器连接；
在进行光纤光栅传感器的温度灵敏系数标定时，将封装好的光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器分别放入温控箱，依次调整温控箱的温度分别为20℃、40℃、60℃、80℃，通过温度变化与波长变化之间的线性关系拟合出波长与温度之间的函数关系式；
利用实验系统监测，该实验系统由光纤光栅解调仪（2）、耦合器（4）、第一光纤准直器（6）、第二光纤准直器（7），以及铺设在摆动式液压缸中的光纤光栅传感器组成；通过对叶片（11）密封表面的接触应变和温度的在线测量，实现对摆动式液压缸叶片密封状态的在线监测，通过对监测得到的应变值和温度值的分析与处理判断摆动式液压缸的叶片密封是否失效。
5.根据权利要求4所述的摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，其特征是步骤3）中，在进行光纤光栅应变传感器的应变灵敏系数标定时，应在整个摆动式液压缸装配完成之后在系统加压的状态下进行，将系统的压力依次调整为2MPa，3MPa，4 MPa，5 MPa，根据光纤光栅应变传感器的应变变化与波长变化，拟合得到波长与应变之间的线性关系式。
6.根据权利要求4所述的摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，其特征是采用以下方法制作光纤光栅传感器（15）：先将光纤光栅应变传感器的连接光纤套上耐高温护纤套管，其长度根据监测现场各装置之间的距离需要决定，然后将有光栅的一端露出，光纤另一端即无光栅部分连上跳线头，该传感器用于监测密封的接触应变。
7.根据权利要求6所述的摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，其特征是将裸光栅插入毛细钢管中，入口处用耐高温胶固定，再将毛细钢管外的光纤套上护纤管，连上跳线头，该传感器用于密封接触区域的温度监测和光纤光栅应变传感器温度补偿。
8.根据权利要求4所述的摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，其特征在于所述的耦合器（4）采用中心波长为1550nm，耦合比为50：50的1*2宽带光纤耦合器。
9.根据权利要求4所述的摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，其特征在于所述的准直器包括固定在输出轴上的第二光纤准直器（7）和固定于支撑基座（5）上的第一光纤准直器（6），分别采用带尾纤的非球面准直器，其有效焦距为18.75 mm，中心波长为1550 nm；将铺设在密封槽中的光栅传感器的连接光纤通过开设的斜槽引出到输出轴（14）上，由所述准直器进行光源信号和传感信号的无线传输,该准直器将光纤光栅传感器中的反射光以平行的角度反射后，再由准直透镜将反射出的平行光耦合进光栅，实现光纤光栅传感器测量得到的温度及应变信号的无线传输；用耦合器将所测得的传感光信号变化传输到高速信号解调单元，通过信号处理，即可获得密封件的温度和应变的实时变化量。
摆动式液压缸叶片密封磨损状态的监测装置及监测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，是一种无线传感监测方法。
背景技术
[0002] 摆动式液压缸输出转矩并通过控制实现往复摆动。在摆动式液压缸的实际工作中，由于往复摆动过程中的摩擦和油液中污染物质的共同作用，其中的叶片密封会不可避免地逐渐发生磨损，从而导致叶片密封的接触压力下降，引起摆动式液压缸的泄漏，影响其正常工作，甚至造成严重事故。
[0003] 现有的对液压缸密封状态的监测方案主要有两种：人工监测和对液压缸容腔压力信号的监测。
[0004] 1.人工监测：
[0005] 人工监测的方法是通过工作人员对摆动式液压缸的输出杆端进行观察，根据是否有液体介质的泄漏来判断其中的密封是否失效，人工监测主要的缺点是不能及时发现位于液压缸内部的密封失效。
[0006] 2.对液压缸容腔压力信号的监测：
[0007] 这种方法是通过对液压缸的容腔的压力信号的监测判断液压缸的密封状态，这种方法的缺点是通常用于离线分析，不能实时监测，并且这种监测方法的抗干扰能力不强，分析结果不够准确。
发明内容
[0008] 本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的上述问题，提供一种通过无线光纤传感的监测方法，可以在摆动式液压缸工作过程中对其中的叶片密封磨损状态变化进行实时监测。
[0009] 本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
[0010] 本发明提供的摆动式液压缸叶片密封磨损状态的监测装置，其中对摆动式液压缸结构结构改进包括：
[0011] 在叶片密封与动块的配合处设计密封槽导向套，将矩形密封带安装在密封槽导向套的正面，与缸筒接触，光纤光栅传感器铺设进密封槽导向套的背面，密封槽导向套与动块装配后的叶片作为摆动式液压缸结构的一部分；在动块和输出轴上开设斜槽作为铺设光纤光栅传感器通道，并在输出轴中钻孔，将光纤引出至输出轴的轴端，与固定于摆动式液压缸输出轴的轴端的第二光纤准直器连接；另一个光纤准直器即固定在基座上的第一光纤准直器，其固定在支撑基座上，通过调节支撑基座使所述两个光纤准直器耦合，实现光纤光栅传感信号的无线传输。
[0012] 所述的输出轴由定块支撑，在摆动式液压缸工作时静止，叶片装在输出轴上，在摆动式液压缸工作时，叶片随输出轴摆动。
[0013] 所述的光纤光栅传感器铺设在密封槽导向套的背面，位于密封槽导向套和动块的接触面上。
[0014] 本发明提供的摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，具体是：通过在密封槽导向套的背面铺设光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器，对密封件的温度变化和应变实时监测，并通过光纤光栅解调仪和计算机对密封件工作表面的温度变化和应变信号的实时采集和分析，判断摆动式液压缸的密封状态。
[0015] 所述的摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，包括以下步骤：
[0016] 1)光纤光栅传感器的封装：
[0017] 该光纤光栅传感器包括光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器，它们采用毛细钢管进行封装，并用耐高温环氧树脂胶粘接光纤与毛细钢管；
[0018] 2)光纤光栅传感器的铺设：
[0019] 设计密封槽导向套，叶片密封安装在密封槽导向套的正面，与缸筒接触，光纤光栅传感器贴在密封槽导向套的背面，密封槽导向套与动块装配后的叶片作为摆动式液压缸结构的一部分装在密封件和摆动式液压缸的输出轴之间；
[0020] 在动块内开斜槽，同时在输出轴上钻孔并开设斜槽，以便将光纤进入输出轴的轴孔内，光纤沿此轴孔铺设，与固定在输出轴端的光纤光栅准直器连接；
[0021] 3)光纤光栅传感器的标定：
[0022] 在进行光纤光栅传感器的温度灵敏系数标定时，将封装好的光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器分别放入温控箱，依次调整温控箱的温度分别为20℃、40℃、60℃、80℃，温度变化与波长变化为线性关系，以拟合出波长与温度之间的函数关系式；
[0023] 4)液压缸叶片密封磨损状态监测：
[0024] 利用实验系统监测，该实验系统由光纤光栅解调仪、耦合器、准直器和摆动式液压缸组成；通过对叶片密封槽表面的应变和温度值的在线测量，实现对摆动式液压缸的叶片密封状态在线监测，通过对应变值和温度值的分析与处理判断液压缸是否叶片密封失效。
[0025] 上述步骤3)中，在进行光纤光栅应变传感器的应变灵敏系数标定时，应在整个摆动式液压缸装配完成之后在系统加压的状态下进行，将系统的压力依次调整为2MPa，3MPa，4MPa，5MPa，根据光纤光栅应变传感器的应变变化与波长变化，拟合得到波长与应变之间的线性关系式。
[0026] 本发明采用以下方法制作光纤光栅传感器：先将光纤光栅应变传感器的连接光纤套上耐高温护纤套管，其长度根据监测现场各装置之间的距离需要决定，然后将有光栅的一端露出，光纤另一端即无光栅部分连上跳线头，该传感器用于密封的接触应变监测。
[0027] 本发明将裸光栅插入毛细钢管中，入口处用耐高温胶固定，再将毛细钢管外的光纤套上护纤管，连上跳线头，该传感器用于密封接触区域的温度监测和光纤光栅应变传感器的温度补偿。
[0028] 所述的耦合器采用中心波长为1550nm，耦合比为50：50的1*2宽带光纤耦合器。
[0029] 所述的准直器包括固定在输出轴上的第二准直器和固定于支撑基座上的第一准直器，分别采用带尾纤的非球面准直器，其有效焦距为18.75mm，中心波长为1550nm；将铺设在密封槽中的光栅传感器的连接光纤通过开设的斜槽引出到输出轴上，由所述准直器进行光源信号和传感信号的无线传输,该准直器将光纤光栅传感器中的反射光以平行的角度反射后，再由准直透镜将反射出的平行光耦合进光栅，实现光纤光栅传感器测量得到的温度及应变信号的无线传输；用耦合器将所测得的传感光信号变化传输到高速信号解调单元，通过信号处理，即可获得密封件的温度和应变的实时变化量。
[0030] 本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
[0031] 1.对比于传统监测方法，具有精度高，抗干扰能力强、可以在油液环境中安全工作等优点。
[0032] 2.通过准直器进行光信号的无线传输，可避免摆动式液压缸缸的输出轴转动使光纤产生缠绕打结。
[0033] 3.可以在摆动式液压缸的工作过程中实时监测其中的叶片密封状态，及时发现密封失效，避免泄漏。
附图说明
[0034] 图1是摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测系统中处于工作状态的被检测液压缸。
[0035] 图2是摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测系统中的光纤组件及信号调理、分析系统。
[0036] 图3是摆动式液压缸的剖视图。
[0037] 图4是图3的A-A剖视图。
[0038] 图5是结构改进后的摆动式液压缸叶片密封的局部放大图。
[0039] 图中：1.计算机，2.光纤光栅解调仪，3.光源，4.耦合器，5.支撑基座，6.第一光纤准直器，7.第二光纤准直器，8.缸筒，9.前缸盖，10.后缸盖，11.叶片,11.1.动块，11.2密封槽导向套，12.叶片密封，13.定块，14.输出轴，15.光纤光栅传感器。
具体实施方式
[0040] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
[0041] 本发明提供的摆动式液压缸叶片密封磨损状态的监测方法，是一种对摆动式液压缸的叶片密封磨损状态的无线监测方法，该方法是通过对摆动式液压缸做出下述结构改进后实现的，所述结构改进包括：
[0042] 如图1至图5所示，在叶片密封12与动块11.1的配合处设计密封槽导向套11.2，将矩形密封带安装在密封槽导向套11.2的正面，与缸筒8接触，光纤光栅传感器15铺设进密封槽导向套11.2的背面，密封槽导向套11.2与动块11.1装配后的叶片11(装配体)作为摆动式液压缸结构的一部分；为铺设光纤光栅传感器，应在动块11.1和输出轴14上开设斜槽作为铺设通道，并在输出轴14中钻孔，以便将光纤引出至输出轴的轴端，与固定于摆动式液压缸输出轴的轴端的第二光纤准直器7连接。另一个光纤准直器即固定在基座上的第一光纤准直器6固定在支撑基座5上，通过调节支撑基座使第一光纤准直器6与第二光纤准直器7耦合实现光纤光栅传感信号的无线传输。
[0043] 摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测系统中的光纤组件包括第一光纤准直器6、第二光纤准直器7、耦合器4、光纤光栅解调仪2、光源3、和计算机1，系统工作时，光源3发出的光信号经过耦合器4分为两条光路，分别通过第一准直器6以空间中的平行光的形式无线传输到第二准直器7，进入光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器15、然后传感器反射与传感器中心波长一致的光信号，反射回的光信号通过第二准直器7传输到第一准直器6，再通过耦合器耦合，进入到光纤光栅解调仪2对光信号解调，光纤光栅解调仪与计算机1相连，由计算机上的分析软件对摆动式液压缸的叶片密封磨损状态进行分析判断。
[0044] 如图5所示，所述缸筒8上装有前缸盖9和后缸盖10。定块13用于支撑输出轴14，在摆动式液压缸工作时静止，叶片11装在输出轴14上，在摆动式液压缸工作时，叶片11随输出轴摆动。叶片11由密封槽导向套11.2和动块11.1装配而成，光纤光栅传感器铺设在密封槽导向套11.2的背面，位于密封槽导向套11.2和动块11.1的接触面上。
[0045] 本发明通过光纤光栅解调仪对实时变化的密封接触面的应变信号和温度信号进行采集和处理，并通过计算机1内的分析软件(液压往复密封磨损状态智能识别系统，Intelligent Condition Recognition System of Hydraulic Reciprocating Seal Wear，简称ICRSHRSW)对摆动式液压缸叶片密封的磨损状态进行分析和判断。
[0046] 本发明提供的摆动式液压缸叶片密封磨损状态监测方法，包括以下步骤：
[0047] 1、光纤光栅传感器15的封装：
[0048] 该光纤光栅传感器15包括光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器。
[0049] 光纤光栅传感器由于材料特性以及灵敏性，对外界环境的变化非常敏感，因此容易受到外界因素变化的影响，为了使其能应用于工程实际中，且保证正常工作以及测量的准确性，需要对光纤光栅传感器进行封装，传感器的封装需要考虑温度和强度需求。
[0050] 由于环氧树脂胶是一种具有良好的耐热性、耐腐蚀性及粘接性的材料，并且配用比例宽，使用方便，固化速度快，因此采用耐热温度为150℃的耐高温环氧树脂进行光纤光栅应变传感器的封装。
[0051] 由于毛细钢管进行封装不仅操作简便，并且强度以及耐久性都较好，同时还可以减少微弯作用，因此采用毛细钢管进行光纤光栅温度传感器的封装，并用耐高温环氧树脂胶粘接光纤与毛细钢管，以增强稳固性。
[0052] 2、光纤光栅传感器15的制作：
[0053] 先将光纤光栅应变传感器的连接光纤套上耐高温护纤套管(长度可根据监测现场各装置之间的距离需要决定)，将有光栅的一端露出，光纤另一端(无光栅部分)连上跳线头。
[0054] 由于光纤光栅应变传感器的中心波长除受到应变的影响之外还受到温度变化的影响，所以光纤光栅温度传感器用于密封接触区域的温度监测和光纤光栅应变传感器的温度补偿。即温度场与应变传感器相同，但是不应受力。用于温度补偿的温度传感器采用不受力光栅的制作方法，即将裸光栅插入毛细钢管中，入口处用耐高温胶固定，再将毛细钢管外的光纤套上护纤管，连上跳线头。
[0055] 3、光纤光栅传感器的铺设：
[0056] 摆动式液压缸的叶片密封的密封件为矩形密封带，位于动块与缸筒之间。为了铺设光纤光栅传感器，对摆动式液压缸的结构做出下述改进：
[0057] 设计密封槽导向套11.2，导向套的作用是为了铺设光纤光栅传感器采集密封件的应变信号及温度信号，叶片密封12安装在密封槽导向套11.2的正面，与缸筒8接触，光纤光栅传感器15贴在密封槽导向套11.2的背面，密封槽导向套11.2与动块11.1装配后的叶片11作为摆动式液压缸结构的一部分装在密封件和摆动式液压缸的输出轴14之间，改进后的摆动式液压缸动块与导向套的结构的局部放大示意图如图4所示。
[0058] 为将铺设在密封槽内的光纤引出至轴端，应在动块11.1内开槽，为避免光纤弯折的角度过大从而使得光信号损失严重，所以应开设斜槽，同时还需要在输出轴14钻孔，并在输出轴上开设斜槽，以便将光纤进入输出轴14的轴孔内，光纤沿此轴孔铺设，与固定在输出轴端的光纤光栅准直器连接。结构改进后的摆动缸的剖视图如图2和图3所示。
[0059] 4.光纤光栅传感器的标定：
[0060] 在进行光纤光栅传感器的温度灵敏系数标定时，将封装好的光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器分别放入温控箱，依次调整温控箱的温度分别为20℃，40℃，60℃，80℃，温度变化与波长变化为线性关系，可以拟合出波长与温度之间的函数关系式。
[0061] 在进行光纤光栅应变传感器的应变灵敏系数标定时，应在整个摆动式液压缸装配完成之后在摆动式液压缸系统加压的状态下进行，将系统的压力依次调整为2MPa，3MPa，4MPa，5MPa，根据光纤光栅应变传感器的应变变化与波长变化，拟合得到波长与应变之间的线性关系式。
[0062] 5.液压缸叶片密封磨损状态监测：
[0063] 为了实现摆动式液压缸的叶片密封状态的在线监测，搭建了实验测量系统，实验系统图如图1所示。该实验系统由光纤光栅解调仪2、耦合器4、准直器和摆动式液压缸组成。通过对叶片11密封槽表面的应变和温度值的在线测量，可对摆动式液压缸的叶片密封状态在线监测，通过对应变值和温度值的分析与处理判断液压缸是否叶片密封失效。
[0064] 所述耦合器4采用中心波长为1550nm，耦合比为50：50的1*2宽带光纤耦合器。
[0065] 所述准直器包括第一准直器6和第二准直器7，分别采用带尾纤的非球面准直器，其有效焦距为18.75mm，中心波长为1550nm。
[0066] 光信号从光源3经耦合器4进入光纤，光信号通过第一准直器6和第二准直器7无线传播到铺设在摆动式液压缸叶片密封槽背面的光纤光栅传感器15；由于叶片密封接触区域的温度和应力变化，会引起光栅光栅传感器周期和折射率发生变化，最终使其中心波长发生变化，反射回的光信号经过第一准直器6和第二准直器7无线传播至光纤光栅解调仪2，光纤光栅解调仪2与计算机1连接，可通过计算机对反射回来的光信号进行实时分析处理。
[0067] 当摆动式液压缸叶片密封处于正常状态时，密封底面的接触应变可以同时满足静态密封和动态密封的要求；当叶片密封处于磨损状态时，由于密封的接触状态会发生变化，导致密封底面接触应变值下降，无法满足动态密封的要求。因此，可以通过专门的软件对摆动式液压缸叶片密封的接触状态进行分析和判断，从而实现对密封磨损状态进行及时监测和准确判断的目的。
[0068] 光纤传感信号无线传输原理：光纤传感信号的无线传输单元的核心器件是光纤准直器,光纤准直器是一种重要的光无源器件,可以将光纤输出的光变成平行光,也可将外界的平行光耦合进光纤内，因此成对的准直器可以用于自由空间光的传输。
[0069] 光纤准直器的基本原理是，将光纤端面置于准直透镜的焦点处，然后在焦点附近轻微调节光纤端面位置，得到所需工作距离，使光束得到准直。
[0070] 将上述铺设在密封槽中的光栅传感器的连接光纤通过开设的斜槽引出到摆动式液压缸的输出轴14上，由固定在输出轴上的第二准直器7和固定于支撑基座5上的第一准直器6进行光源信号和传感信号的无线传输,准直器可以将光纤光栅传感器中的反射光以平行的角度反射，再由准直透镜将反射出的平行光耦合进光栅，从而实现光纤光栅传感器测量得到的温度及应变信号的无线传输。用耦合器将所测得的传感光信号变化传输到高速信号解调单元，通过信号处理，即可获得密封件的温度和应变的实时变化量。
[0071] 光纤光栅传感器的工作原理：布拉格光栅的机理与晶体中的布拉格衍射一致，这是一种一维光栅，有两个主要参数，即折射率增量Δn和周期Λ。当周期等于光波长的一半时，光栅就会使入射基模和反向传输基模相耦合，呈现为波长选择反射功能。布拉格光栅的基本方程为：
[0072] λ＝2nΛ (1)
[0073] 式中：λ反射光的波长，n为输入纤芯的有效折射率，Λ为光栅周期。
[0074] 当一宽谱光源射入光纤后，经过光栅后会有波长为上式的光反射其他的光将透射，当外界的被测量如温度、应变等发生变化，会使中心波长发生变化，因此可以通过对布拉格光栅中心波长的变化量的分析反映外界的温度、应变等信号的变化。
[0075] 光纤布拉格光栅的中心波长的变化量随应变或温度的变化而线性变化。所以，对于铺设在密封槽内的不受力光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器，当温度和应变变化时，两个传感器的中心波长的变化量可表示为：
[0076]
[0077] 式中：ΔλB1表示光纤光栅温度传感器的中心波长变化量，ΔλB2表示光纤光栅应变传感器的中心波长变化量，αT1表示光纤光栅温度传感器的温度灵敏系数，αT2表示光纤光栅应变传感器的温度灵敏系数，αε表示光纤光栅应变传感器的应变灵敏系数，ΔT表示密封件的温度变化，ε表示密封件的应变。
[0078] 因此，可根据两个光纤光栅传感器的中心波长的变化量得到密封件的应变值：
[0079]
[0080] 本发明通过在摆动式液压缸的动块与缸筒接触的密封槽内铺设光纤光栅传感器，监测密封件工作过程中的温度及应变信号，为避免引出光纤在摆动式液压缸的往复摆动过程中产生缠绕，通过安装在摆动式液压缸输出轴上的第二光纤准直器7和固定于基座上的第一光纤准直器6实现光信号的无线传输，从而在摆动式液压缸的往复摆动过程中实现对密封磨损状态的及时监测。
[0081] 本发明将叶片式摆动液压缸的叶片设计为密封槽导向套与动块的装配体，密封槽导向套的正面安装矩形密封件，背面铺设光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器。其中，传感光栅的长度均为10mm，光纤光栅传感器在矩形密封带的轴向长度上铺满，可较为精确的检测到矩形密封带的接触应变及温度变化。
[0082] 为实现光信号的无线传输，在摆动式液压缸的动块中开设斜槽，并在输出轴中钻孔，斜槽与孔的直径均为3mm从而可以将光纤引出至摆动式液压缸的背面的轴线位置处，并在摆动式液压缸的背面安装光纤准直器通过使用一对准直器实现光信号的无线传输。
