[發(fā)明專利]一種實時監(jiān)測的葉尖間隙測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410768772.X
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104515474A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段發(fā)階;蔣佳佳;郭浩天;葉德超;李楊宗;王凱;張繼龍
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 溫國林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及葉尖間隙測量領(lǐng)域，尤其涉及一種實時監(jiān)測的葉尖間隙測量方法。

背景技術(shù)

作為航空發(fā)動機(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量技術(shù)對此類裝備的技術(shù)發(fā)展有相當(dāng)重大的意義。若能夠?qū)θ~尖間隙進(jìn)行自動化、智能化控制，就可以促使葉尖間隙保持最佳值，從而保障發(fā)動機(jī)維持最佳效率。

對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片葉尖間隙測量系統(tǒng)而言，測量精度是衡量其性能好壞和應(yīng)用價值的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)之一。而對于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉片葉尖間隙主動調(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、實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)。探尋實用化的傳感器標(biāo)定技術(shù)或算法，或者設(shè)法實現(xiàn)傳感器的自標(biāo)定，使得標(biāo)定與被測物無關(guān)，以提高測量系統(tǒng)的通用性和精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種實時監(jiān)測的葉尖間隙測量方法，本發(fā)明通過將傳感器測頭三棱錐布局以此實時獲得傳感器中心連線偏移角，實現(xiàn)系統(tǒng)高精度實時在線測量，從而修正間隙值，得到精確的葉尖間隙，詳見下文描述：

一種實時監(jiān)測的葉尖間隙測量方法，所述方法包括以下步驟：

構(gòu)建葉尖定時傳感器；

其中，所述葉尖定時傳感器包括：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器之間采用光纖傳輸，所述光纖連接電路板；

將三支葉尖定時傳感器布局為三棱錐式，獲取測頭中心連線方向與葉片旋轉(zhuǎn)方向夾角β，通過夾角β修正間隙值。

所述光纖傳感器由發(fā)射端、接收端、Y型光纖束和測頭組成。

所述獲取測頭中心連線方向與葉片旋轉(zhuǎn)方向夾角β，通過夾角β修正間隙值的步驟具體為：

將三支葉尖定時傳感器布局為三棱錐式，葉尖掃過出射光斑的位置會形成一個三角形；設(shè)三角形是邊長為b的等邊三角形，

則在ΔCED′₁中有：

CD′₁＝bcos(60°-β)＝v(t₂-t₁)

在ΔCFD'₂中有：

CD'₂＝bcosβ＝v(t₃-t₁)

由以上方程便解出β值，轉(zhuǎn)速同步傳感器測到的轉(zhuǎn)子切向速度為v，葉片經(jīng)過定時傳感器出射光斑的時刻分別為t₁、t₂和t₃。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：傳感器測頭三棱錐布局方案可以實時獲得傳感器中心連線偏移角，可以獲得可靠的、實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，得到精確的葉尖間隙。該發(fā)明還能克服高速運行狀態(tài)中葉片扭振對測量精度的影響，且對傳感器安裝定位要求不高，易于工程應(yīng)用，可以滿足實際應(yīng)用的需要。

附圖說明

圖1為傳感器測頭偏影響移示意圖；

圖2為一種光纖束式葉尖定時傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為葉尖定時傳感器三棱錐布局截面圖。

附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：

1：半導(dǎo)體激光器；????2：光隔離器；

3：光纖傳感器；??????4：光電探測器；

5：電路板；??????????31：Y型光纖束；

32：測頭。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

將葉尖定時葉尖間隙測量系統(tǒng)的間隙理論公式(1)里的中括號打開可得公式(2)：