[實(shí)用新型]用于壓氣機(jī)流體多參數(shù)測量的光纖傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320452013.3
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN203455033U
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小棟;賀琛;袁輝;賈丙輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)氣體流量測量的光纖傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于壓氣機(jī)流體多參數(shù)測量的光強(qiáng)式與光柵式混合光纖傳感器。?

背景技術(shù)

光纖傳感技術(shù)起于上世紀(jì)七十年代，九十年代進(jìn)入我國。目前國內(nèi)有多家研究機(jī)構(gòu)開始利用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)與制作。對于航空、航天等特殊環(huán)境下需要利用到的氣體流量傳感器，其特點(diǎn)是既有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和較好的靜態(tài)測量的線性度，也要有防電磁干擾及較好耐高溫特性。?

壓氣機(jī)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，其工作狀態(tài)對整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行有著重要作用。而高壓比的壓氣機(jī)既是軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢所需，又是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中易發(fā)生故障的部件，并且一般情況下，壓比越高，越容易發(fā)生喘振。如果壓氣機(jī)不能正常工作以至于發(fā)生喘振，將可能導(dǎo)致葉片斷裂、結(jié)構(gòu)損壞、燃燒室超溫和發(fā)動(dòng)機(jī)熄火等嚴(yán)重故障，因此對其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控是必要的。而在眾多參數(shù)的監(jiān)控中，流量的測量又是其中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。光纖流量傳感器相比于常規(guī)壓力傳感器，其對應(yīng)變、溫度、位移等有更高的靈敏度，同時(shí)又具有體積小、重量輕、抗腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。因此應(yīng)用光纖傳感器對壓氣機(jī)氣體流量進(jìn)行測量，為壓氣機(jī)氣體流量可靠精確測量提供了一種解決方式。此外，在高精度測量的同時(shí)解決溫度補(bǔ)償問題也是光纖流量傳感器實(shí)用化中的關(guān)鍵問題。?

浙江省計(jì)量科學(xué)研究院的程佳等人發(fā)明了一種多截面分布式光纖光柵熱式流量傳感器（中國專利102564504，2012年07月11日），這種傳感器管壁內(nèi)有3個(gè)光柵光纖傳感器，對稱布置成“川”字形，并且3根光纖位于同一徑向平面上。這種傳感器通過光柵光線測量流體不同部分的溫度，得出流體的流量。因此這種流量傳感器響應(yīng)速?度非常慢；被測量氣體組分變化較大的場所，因cp值和熱導(dǎo)率變化，測量值會(huì)有較大變化而產(chǎn)生誤差；由于光纖機(jī)械強(qiáng)度差，對于流速較快的壓氣機(jī)出口，由于壓氣機(jī)口徑較大，光纖可能會(huì)發(fā)生斷裂。因此進(jìn)一步研究一種用于壓氣機(jī)出口的響應(yīng)靈敏、測量精確的光線流量傳感器，可以作為壓氣機(jī)傳感器系統(tǒng)的一個(gè)重要部分。?

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題?

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種用于壓氣機(jī)流體多參數(shù)測量的光強(qiáng)式與光柵式混合光纖傳感器。?

技術(shù)方案?

一種用于壓氣機(jī)流體多參數(shù)測量的光強(qiáng)式與光柵式混合光纖傳感器，包括皮托管11；其特征在于：還包括環(huán)形靜壓彈性應(yīng)變片1、圓形總壓彈性應(yīng)變片2、筒狀金屬封裝外殼3、雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖探頭4、測溫光柵光纖8和測溫光柵光纖10；筒狀金屬封裝外殼3連接于皮托管11的測量接口，在筒狀金屬封裝外殼3與皮托管11連接之處設(shè)置中心帶有通孔的環(huán)形靜壓彈性應(yīng)變片1，在筒狀金屬封裝外殼3的另一端設(shè)有通孔，雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖探頭4置于筒狀金屬封裝外殼3的真空腔內(nèi)，并通過通孔引出發(fā)射和接收光纖；在環(huán)形靜壓彈性應(yīng)變片1與雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖探頭4之間設(shè)有圓形總壓彈性應(yīng)變片2；測溫光柵光纖10設(shè)置在皮托管11總壓孔B的內(nèi)壁上；測溫光柵光纖8設(shè)置在筒狀金屬封裝外殼3的真空腔的內(nèi)壁上；所述環(huán)形靜壓彈性應(yīng)變片1是環(huán)形靜壓彈性應(yīng)變片上粘貼若干壓力測量的光柵光纖，若干壓力測量的光柵光纖9沿圓周均勻分布；所述雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖探頭4上的發(fā)射和接收光纖的排布為：光纖的中心為一根發(fā)射光纖，發(fā)射光纖的外圍設(shè)有六根接收光纖形成第一組接收光纖6，第一組接收光纖6的外圍設(shè)有十二根接收光纖形成第二組接收光纖7；所述環(huán)形靜壓彈性應(yīng)變片1、圓形總壓彈性應(yīng)變片2、測溫光柵光纖8和測溫光柵光纖10上設(shè)有信號輸出連接線。?

所述測壓力光柵光纖9為布拉格光柵光纖。?

所述雙圈同軸光強(qiáng)反射式光纖探頭4與圓形總壓彈性應(yīng)變片2的距離為?0.25mm～2.5mm。?

所述筒狀金屬封裝外殼3的外側(cè)涂覆耐高溫涂層。?

所述環(huán)形靜壓彈性應(yīng)變片1和圓形總壓彈性應(yīng)變片2選用復(fù)合硅材料。?

有益效果?