一種基于全光纖葉尖定時(shí)的葉尖間隙測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于全光纖葉尖定時(shí)的葉尖間隙測(cè)量方法，所述方法包括以下步驟：將三角法中長(zhǎng)度量的測(cè)量轉(zhuǎn)化為葉尖定時(shí)信號(hào)的測(cè)量；采用兩支光纖束式定時(shí)傳感器，定時(shí)傳感器中的發(fā)射光纖發(fā)出兩束不同波長(zhǎng)的自準(zhǔn)直出射光；而定時(shí)傳感器中的接收光纖則接收葉片來臨測(cè)量區(qū)域和離開測(cè)量區(qū)域的時(shí)刻信號(hào)；再用一支轉(zhuǎn)速同步傳感器來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；對(duì)所有傳感器信號(hào)進(jìn)行高速信號(hào)采集和電路模塊處理，通過數(shù)學(xué)模型即可通過上位機(jī)反算出傳感器端面與葉尖間距。本發(fā)明將間隙值巧妙的轉(zhuǎn)化為與之相關(guān)的葉尖定時(shí)信號(hào)，使得測(cè)量系統(tǒng)與葉片、電磁干擾等大部分環(huán)境因素?zé)o關(guān)，提高了系統(tǒng)抗干擾能力和間隙測(cè)量精度。
【專利說明】-種基于全光纖葉尖定時(shí)的葉尖間隙測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及葉尖間隙測(cè)量領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于全光纖葉尖定時(shí)的葉尖間隙測(cè) 量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)等重大裝備的重要參數(shù)之一，旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片的葉尖間隙在線測(cè)量 技術(shù)對(duì)此類裝備的技術(shù)發(fā)展有相當(dāng)重大的意義。葉尖間隙的存在使流體發(fā)生泄漏，并影響 流體的理想流動(dòng)狀態(tài)，從而降低工作溫度和效率。
[0003] 葉尖間隙相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)力泄漏源，使葉尖間隙盡可能小至最佳值有利于提高發(fā)動(dòng) 機(jī)的性能和效率。然而，葉尖間隙過小，會(huì)增加葉尖與機(jī)厘碰磨的可能性，從而威脅發(fā)動(dòng)機(jī) 和系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至造成災(zāi)難性后果。
[0004] 若能夠?qū)θ~尖間隙進(jìn)行自動(dòng)化、智能化控制，就可W促使葉尖間隙保持最佳值，從 而保障發(fā)動(dòng)機(jī)維持最佳效率。
[0005] 要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化必須滿足兩個(gè)條件：其一，實(shí)現(xiàn)參數(shù)高精度、實(shí)時(shí)在 線測(cè)量；其二，開發(fā)相應(yīng)的控制系統(tǒng)和算法，使系統(tǒng)執(zhí)行所需命令，達(dá)到期望運(yùn)行狀態(tài)。而對(duì) 于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉片葉尖間隙主動(dòng)調(diào)控技術(shù)，現(xiàn)階段的研究瓶頸主要在于如何獲得可靠 的、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。因?yàn)樾D(zhuǎn)機(jī)械的葉片的工作條件非?？量蹋?；高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)、 電磁環(huán)境復(fù)雜、油污、葉片數(shù)量和形狀不同等，該些客觀工作環(huán)境對(duì)葉尖間隙測(cè)量系統(tǒng)的抗 干擾能力和可靠性提出了極高的要求。因此，雖然旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉片葉尖間隙在線測(cè)量極具 挑戰(zhàn)性，但是亟待解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種基于全光纖葉尖定時(shí)的葉尖間隙測(cè)量方法，本發(fā)明將間隙值巧 妙的轉(zhuǎn)化為與之相關(guān)的葉尖定時(shí)信號(hào)，使得測(cè)量系統(tǒng)與葉片、電磁干擾等大部分環(huán)境因素 無關(guān)，提高了系統(tǒng)抗干擾能力和間隙測(cè)量精度，詳見下文描述：
[0007] 一種基于全光纖葉尖定時(shí)的葉尖間隙測(cè)量方法，所述方法包括W下步驟：
[000引將S角法中長(zhǎng)度量的測(cè)量轉(zhuǎn)化為葉尖定時(shí)信號(hào)的測(cè)量；
[0009] 采用兩支光纖束式定時(shí)傳感器，定時(shí)傳感器中的發(fā)射光纖發(fā)出兩束不同波長(zhǎng)的自 準(zhǔn)直出射光；而定時(shí)傳感器中的接收光纖則接收葉片來臨測(cè)量區(qū)域和離開測(cè)量區(qū)域的時(shí)刻 信號(hào)；
[0010] 再用一支轉(zhuǎn)速同步傳感器來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；對(duì)所有傳感器信號(hào)進(jìn)行高速信號(hào) 采集和電路模塊處理，通過數(shù)學(xué)模型即可通過上位機(jī)反算出傳感器端面與葉尖間距。
[0011] 所述光纖束式定時(shí)傳感器包括；半導(dǎo)體激光器、光隔離器、光纖傳感器、光電探測(cè) 器和電路板，
[0012] 所述半導(dǎo)體激光器連接光隔離器，所述光隔離器與所述光纖傳感器之間采用光纖 傳輸，所述光纖傳感器與所述光電探測(cè)器之間采用光纖傳輸，所述光纖連接電路板。
[0013] 所述光纖傳感器由發(fā)射端、接收端、Y型光纖束和測(cè)頭組成。
[0014] 所述數(shù)學(xué)模型具體為：
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于全光纖葉尖定時(shí)的葉尖間隙測(cè)量方法，其特征在于，所述方法包括以下步 驟： 將三角法中長(zhǎng)度量的測(cè)量轉(zhuǎn)化為葉尖定時(shí)信號(hào)的測(cè)量； 采用兩支光纖束式定時(shí)傳感器，定時(shí)傳感器中的發(fā)射光纖發(fā)出兩束不同波長(zhǎng)的自準(zhǔn)直 出射光；而定時(shí)傳感器中的接收光纖則接收葉片來臨測(cè)量區(qū)域和離開測(cè)量區(qū)域的時(shí)刻信 號(hào)； 再用一支轉(zhuǎn)速同步傳感器來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；對(duì)所有傳感器信號(hào)進(jìn)行高速信號(hào)采集 和電路模塊處理，通過數(shù)學(xué)模型即可通過上位機(jī)反算出傳感器端面與葉尖間距。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全光纖葉尖定時(shí)的葉尖間隙測(cè)量方法，其特征在 于，所述光纖束式定時(shí)傳感器包括：半導(dǎo)體激光器、光隔離器、光纖傳感器、光電探測(cè)器和電 路板， 所述半導(dǎo)體激光器連接光隔離器，所述光隔離器與所述光纖傳感器之間采用光纖傳 輸，所述光纖傳感器與所述光電探測(cè)器之間采用光纖傳輸，所述光纖連接電路板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于全光纖葉尖定時(shí)的葉尖間隙測(cè)量方法，其特征在 于，所述光纖傳感器由發(fā)射端、接收端、Y型光纖束和測(cè)頭組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全光纖葉尖定時(shí)的葉尖間隙測(cè)量方法，其特征在 于，所述數(shù)學(xué)模型具體為：
其中，d表示葉尖間距；a表示兩支纖束式定時(shí)傳感器的夾角，AB表示兩傳感器測(cè)頭頂 端中心之間的距離，V表示轉(zhuǎn)速同步傳感器測(cè)到的轉(zhuǎn)子切向速度，t2表示葉片經(jīng)過兩支 定時(shí)傳感器出射光斑的時(shí)刻。
【文檔編號(hào)】G01B11/14GK104501728SQ201410767432
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】段發(fā)階, 蔣佳佳, 郭浩天, 葉德超, 李楊宗, 王凱, 張繼龍 申請(qǐng)人:天津大學(xué)