[實用新型]一種基于大頻差雙頻激光相位測距的葉尖間隙測量系統

有效

• 申請號: 201420787109.X
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN204329900U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 段發階;蔣佳佳;郭浩天;葉德超;李楊宗;王凱;張繼龍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本實用新型涉及葉尖間隙測量領域，尤其涉及一種基于大頻差雙頻激光相位測距的葉尖間隙測量系統。

背景技術

多普勒頻移法測間隙技術是光學法測間隙技術的一個發展方向，利用激光多普勒測速原理：當葉片以某速度掃過一干涉條紋區域時，反射光(或者散射光)的頻率與葉片速度和干涉條紋間距有關。如果使干涉條紋間距沿葉片徑向方向單調遞增(或遞減)，則葉尖間隙即可表示干涉條紋條紋間距，從而使反射光頻率與葉尖間隙和速度有關。同時采用雙波長光，以同時形成兩個干涉條紋區域；并使兩個區域的條紋間距沿葉片徑向方向變化趨勢相反，那么兩波長反射光頻率分別與同一轉速和同一葉尖間隙有關，所以兩波長反射光頻率的比值就只有葉尖間隙有關，從而獲得葉尖間隙值。該方法具有對葉片轉速不敏感、測量精度高等優點。但是，需要對測頭進行小型化設計，而測頭體積不能無限制減小。此外，系統需要進行高速斷續數據處理，實時性要求較高。

目前現有的激光技術和光纖技術的多普勒頻移法葉尖間隙測量技術，該技術還能夠同時測量葉片振動參數，具有很好的實時處理能力，但是在同頻串擾方面的抗干擾能力較差，導致測量精度不是很高，急需進行改進解決。

實用新型內容

本實用新型提供了一種基于大頻差雙頻激光相位測距的葉尖間隙測量系統，本實用新型提高了系統的測量精度，且提高了系統的抗同頻串擾能力，并擴展了系統的實際應用潛力，詳見下文描述：

一種基于大頻差雙頻激光相位測距的葉尖間隙測量系統，所述葉尖間隙測量系統包括：雙頻激光器和分光鏡，

所述雙頻激光器產生的雙頻激光經過偏振片后，合成入射光信號；所述分光鏡將出射光分為兩束：一路光經第一會聚透鏡后經過第一傳輸光纖直接打到第一光電探測及放大器的光敏面上進行光電轉化，作為參考信號；

另一束光經第二會聚透鏡后通過第二傳輸光纖先打到模擬葉片的葉尖上，其被葉尖反射的光耦合進第三傳輸光纖，然后再打到第二光電探測及放大器的光敏面進行光電轉化，?作為測量信號。

比較參考信號和測量信號的相位時，通過第一混頻器、第二混頻器，以及鑒相器獲取葉尖間隙。

本實用新型提供的技術方案的有益效果是：本實用新型根據射頻處理技術優化設計了測量系統的混頻、濾波、放大電路，并進行了電磁兼容維護，以提高系統的抗同頻串擾能力。接著，引入了雙路光纖傳輸，并進行了雙路光纖傳輸比相葉尖間隙測量實驗，實驗數據驗證了優化的有效性。

附圖說明

圖1為基于雙頻激光相位測距的葉尖間隙測量系統示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1：雙頻激光器；???????????????????2：偏振片；

3：分光鏡；???????????????????????4：第一會聚透鏡；

5：第一傳輸光纖；?????????????????6：第一光電探測及放大器；

7：第二會聚透鏡；?????????????????8：第二傳輸光纖；

9：模擬葉片；?????????????????????10：第三傳輸光纖；

11：第二光電探測及放大器；????????12：第一混頻器；

13：第二混頻器；??????????????????14：本振信號；

15：鑒相器。?

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。

為了解決上述問題，本實用新型進行了射頻電路方面的優化設計，將參考信號和測量信號的處理電路集成到一塊電路板上，具體操作如下：

將一個本振信號源分為兩路，分別與參考信號和測量信號進行混頻，而不是直接采用兩路本振信號。以避免因本振信號差異而導致的相位誤差。

將參考信號和測量信號的混頻電路及濾波放大電路采用并行結構集成到一塊電路板上，而不是采用多塊獨立的電路板。以有效的減小系統同頻串擾噪聲。