根；光纤耦合器集群I1、光纤耦合器集群III和光纤耦合器集群IV均采用光纤耦合器集群I的构成方法；光纤耦合器集群1、光纤耦合器集群I1、光纤耦合器集群III和光纤耦合器集群IV的输入尾纤和输出尾纤全部采用单模光纤SMF-28。
[0030]所述的准直透镜集群I由16个准直透镜构成，每个准直透镜的数值孔径范围为
0.38至0.49，每个准直透镜的通光孔径多3.6mm，光束发散角为0.2°至0.3°，插入损耗< 0.05dB，准直透镜的增透膜范围为1050nm至1620nm ;准直透镜集群I1、准直透镜集群III和准直透镜集群IV均采用准直透镜集群I的构成方法；准直透镜集群1、准直透镜集群I1、准直透镜集群III和准直透镜集群IV的尾纤全部采用单模光纤SMF-28 ;准直透镜集群1、准直透镜集群I1、准直透镜集群III和准直透镜集群IV分布在同一圆形轨迹。
[0031]所述的环形孔盘通过铸造成型，并预留准直透镜集群1、准直透镜集群I1、准直透镜集群III和准直透镜集群IV的安装孔，环形孔盘与滚筒具有相同的横截面尺寸，环形孔盘的横截面圆心与滚筒的横截面圆心同轴，环形孔盘的横截面与滚筒的横截面互相平行，环形孔盘直接焊接在采煤机的摇臂上，与采煤机的滚筒转轴无连接关系。
[0032]所述的磁性接近开关1、磁性接近开关I1、磁性接近开关III和磁性接近开关IV采用干簧管式接近开关，并选用本质安全类型，输出状态为常开型，使用寿命多100万次；
[0033]所述的触发信号调理模块实时采集磁性接近开关1、磁性接近开关I1、磁性接近开关III和磁性接近开关IV的触发信号，对触发信号进行放大和滤波处理，并转换成工控机能够识别的数字信号，触发信号调理模块具有GPIB通信接口，对单路触发信号的响应时间 2.5ms ο
[0034]所述的光纤光栅传感器对滚筒的温度和应变进行同时测量，以实时监测滚筒的机械状态，光纤光栅传感器的工作波长范围为1525nm至1565nm，光栅反射率多90%，其中，温度测量范围为_40°C至120°C，温度分辨率为0.1°C，应变测量范围为±1500 μ ε，应变分辨率为0.5 μ ε。
[0035]所述的永磁铁采用方形铁氧体永磁铁，尺寸为100mmX60mmX 15mm。
[0036]光纤光栅传感器的准直透镜与准直透镜集群I的准直透镜具有相同的性能指标，光纤光栅传感器的准直透镜的初始位置与准直透镜集群1、准直透镜集群I1、准直透镜集群III和准直透镜集群IV的某一个准直透镜的初始位置对准。
[0037]本发明还包括一种采煤机滚筒光纤传感方法，包括采煤机滚筒21顺时针旋转机械状态监测和采煤机滚筒21逆时针旋转机械状态监测过程:过程:
[0038]1)如果采煤机滚筒沿着顺时针旋转，并且永磁铁的初始位置位于磁性接近开关II和磁性接近开关III之间，则当采煤机滚筒开始旋转后，永磁铁首先进入磁性接近开关III的感应区，磁性接近开关III的触发信号经过触发信号调理模块传输至工控机，结合存储在工控机的滚筒旋转方向信息，工控机向1X 4光开关输送控制指令，用于打开1X 4光开关的输入尾纤与输出尾纤I之间的光通道；
[0039]宽带光源的输出光波首先经过2X1光纤耦合器进入1X4光开关，然后通过1X4光开关的输出尾纤I进入光纤耦合器集群I，而后通过光纤耦合器集群I的输出尾纤进入准直透镜集群I，最后由准直透镜集群I输出光束阵列；
[0040]光束阵列的某一束光波从光纤光栅传感器的准直透镜进入光纤光栅传感器，这束输入光波在光纤光栅传感器中被光纤光栅反射，携带滚筒机械状态如:温度和应变等信号的反射光波经过光纤光栅传感器的准直透镜进入准直透镜集群I的某一个准直透镜，依次通过光纤耦合器集群1、1X4光开关、2X 1光纤耦合器，最后进入光纤光栅解调模块，由光纤光栅解调模块对反射光波的光谱进行测量，并将测量结果传输到工控机上进行数据换算和存储，进而获得滚筒的机械状态；
[0041]随着滚筒的旋转，光纤光栅传感器的准直透镜在经过准直透镜集群I后，将依次经过准直透镜集群IV、准直透镜集群III和准直透镜集群II，参照光纤光栅传感器的准直透镜经过准直透镜集群I的光传输特征，光纤光栅传感器将继续完成三次滚筒的机械状态测量;
[0042]2)如果采煤机滚筒沿着逆时针旋转，并且永磁铁的初始位置位于磁性接近开关II和磁性接近开关III之间，则当采煤机滚筒开始旋转后，永磁铁首先进入磁性接近开关II的感应区，磁性接近开关II的触发信号经过触发信号调理模块传输至工控机，结合存储在工控机的滚筒旋转方向信息，工控机向1X 4光开关输送控制指令，用于打开1X 4光开关的输入尾纤与输出尾纤III之间的光通道；
[0043]宽带光源的输出光波首先经过2X1光纤耦合器进入1X4光开关，然后通过1X4光开关的输出尾纤III进入光纤耦合器集群III，而后通过光纤耦合器集群III的输出尾纤进入准直透镜集群III，最后由准直透镜集群III输出光束阵列；
[0044]光束阵列的某一束光波从光纤光栅传感器的准直透镜进入光纤光栅传感器，这束输入光波在光纤光栅传感器中被光纤光栅反射，携带滚筒机械状态如:温度和应变等信号的反射光波经过光纤光栅传感器的准直透镜进入准直透镜集群III的某一个准直透镜，依次通过光纤耦合器集群II1、1X4光开关、2X 1光纤耦合器，最后进入光纤光栅解调模块，由光纤光栅解调模块对反射光波的光谱进行测量，并将测量结果传输到工控机上进行数据换算和存储，进而获得滚筒的机械状态；
[0045]随着滚筒的旋转，光纤光栅传感器的准直透镜在经过准直透镜集群III后，将依次经过准直透镜集群IV、准直透镜集群I和准直透镜集群II，参照光纤光栅传感器的准直透镜经过准直透镜集群III的光传输特征，光纤光栅传感器将继续完成三次滚筒的机械状态测量。
[0046]与现有的间接式测量方式相比:本发明利用光纤光栅传感器的质轻、体积小、本征绝缘、抗电磁干扰和无源传感的优点，引入光纤光栅传感器对采煤机滚筒的机械状态进行测量，不仅避免了传感器的防爆设计和抗电磁干扰设计，也不会对采煤机滚筒的正常工作状态产生负面影响；
[0047]此外，采用“光开关+光纤耦合器集群+准直透镜集群”的创新设计，解决了采煤机滚筒上光纤光栅传感器与宽带光源及光纤光栅解调模块之间的无线信号传输难题，为光纤光栅传感器的光输入和传感信号输出构建“点对线”通道，降低了传感信号数据的传输容量限制，实现了采煤机滚筒机械状态多点多参量的同步监测，为完成采煤机滚筒机械状态监测提供充分的技术支撑；
[0048]并且本发明具有测量范围大、分辨率高和响应速度快的优点，不仅能够为煤矿井下综采装备健康状态的准确评估提供技术支持，也能够为其他旋转体机械状态的准确监测提供技术借鉴，具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0049]图1是本发明光路结构及信号控制原理示意图；
[0050]图2是采煤机滚筒上传感器件的安装示意图。
[0051]图中:1、宽带光源，2、2X 1光纤親合器，3、光纤光栅解调模块，4、1 X4光开关，5、光纤耦合器集群I，6、光纤耦合器集群11，7、光纤耦合器集群111，8、光纤耦合器集群IV，9、准直透镜集群I，10、准直透镜集群II，11、准直透镜集群III，12、准直透镜集群IV，13、环形孔盘，14、磁性接近开关I，15、磁性接近开关II，16、磁性接近开关III，17、磁性接近开关IV，18、触发信号调理模块，19、工控机，20、滚筒转轴，21、滚筒，22、光纤光栅传感器，23、永磁铁，24、光纤光栅传感器的准直透镜。
【具体实施方式】
[0052]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0053]其中，本发明以附图1为基准，附图1的左、右、上、下、中心、焦点为本发明的左、右、上、下、中心、焦点。应注意到的是:除非另外具体说明，否则本实施例中阐述的部件的相对布置、数值等不限于本发明的范围。
[0054]如图1和图2所不:一种米煤机机械状态光纤传感装置，它包括:
[0055]宽带光源1、2X 1光纤親合器2、光纤光栅解调模块3、1 X4光开关4、光纤親合器集群I 5、光纤耦合器集群II 6、光纤耦合器集群III 7、光纤耦合器集群IV 8、准直透镜集群
I9