[發明專利]一種基于渦輪葉片成像的徑向應變監測裝置

有效

• 申請號: 201910538568.1
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110332901B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 王超;茍學科;喻培豐;張澤展;段英;姜晶
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

1.一種基于渦輪葉片成像的徑向應變監測裝置，該裝置包括：探針、驅動裝置、CCD相機、安裝法蘭板、葉片轉速傳感器、成像及處理系統；所述安裝法蘭板用于將該應變監測裝置安裝于發動機外壁上；所述驅動裝置驅動探針伸向渦輪葉片，探針頂部開口通過光路將渦輪葉片的光信號傳播給CCD相機，CCD相機采集光信號傳輸給成像及處理系統；所述葉片轉速傳感器采集渦輪葉片的轉速數據，并將該數據傳輸給成像及處理系統；

所述探針包括：外形為管狀的外殼和設置于外殼內的光路組件；所述外殼分為兩段：頭段和尾段，頭段位于發動機外部，尾段的一部分位于發動機內部，尾段上設置冷氣入口，且冷氣入口位于發動機外部；所述尾段末端開設有面朝發動機渦輪葉片的窗口；所述尾段內部設置一金屬套筒，金屬套筒一端開口成喇叭狀，喇叭狀邊緣與探針外殼的頭段內壁密封連接；所述光路組件包括：反射鏡、保護窗片、聚焦鏡M1、光闌、聚焦鏡M2；所述反射鏡位于外殼尾段末端的內部，45°角對著尾段末端開設的窗口，保護窗片位于金屬套筒的末端，用于隔絕金屬套筒內部空間和外殼尾段的內部空間；所述聚焦鏡M1、聚焦鏡M2位于金屬套筒內部；所述光闌位于金屬套筒喇叭狀開口邊緣與外殼頭段的鏈接位置，所述光闌、聚焦鏡M2位于外殼頭部的內部，所述渦輪葉片的光信號經過反射鏡反射后，依次通過保護窗片、聚焦鏡M1、光闌、聚焦鏡M2；所述渦輪葉片的光信號經過聚焦鏡M2后被CCD相機接收。

2.如權利要求1所述的一種基于渦輪葉片成像的徑向應變監測裝置，其特征在于所述驅動裝置包括：驅動電機、絲桿導軌、固定架，所述安裝法蘭板與發動機機匣相固定，所述驅動電機的輸出軸連接絲桿導軌，絲桿導軌可轉動；所述固定架與探針外殼相固定，固定架內部螺紋與絲桿導軌想配合，絲桿導軌轉動使固定架直線運動，帶動探針向發動機內的伸縮，所述驅動電機由成像及處理系統控制；在常溫下，探針向發動機內的伸縮過程中，首先獲取發動機葉片尖端邊緣的圖像，再獲取發動機葉片根部的圖像，選取一張葉片尖端邊緣圖像和葉片根部圖像作為模板認為從葉片尖端邊緣圖像模板到葉片根部圖像模板探針移動的距離為發動機葉片的初始長度；在高溫下探針向發動機內的伸縮過程中，首先獲得發動機葉片尖端邊緣的圖像，再獲得發動機葉片根部的圖像，將新獲得的葉片尖端邊緣圖像與葉片尖端邊緣圖像模板進行匹配，計算得到最匹配的葉片尖端邊緣圖像，將新獲得的葉片根部圖像與葉片根部圖像模板進行匹配，計算得到最匹配的葉片根部圖像，計算最匹配的葉片尖端邊緣圖像與葉片根部圖像之間探針移動的距離，為高溫下發動機葉片的實時長度；采用發動機葉片的實時長度減去發動機葉片初始長度為發動機葉片的形變值。

3.如權利要求1所述的一種基于渦輪葉片成像的徑向應變監測裝置,其特征在于所述光路組件中反射鏡為金屬反射鏡，保護窗片與聚焦鏡M1的尺寸小于聚焦鏡M2；所述聚焦鏡M2的直徑大于等于1英寸。

4.如權利要求1所述的一種基于渦輪葉片成像的徑向應變監測裝置,其特征在于所述探針外殼的尾段外徑為14mm，其末端側邊開口大小為6mm，所述反射鏡、聚焦鏡M1、聚焦鏡M2都采用BK7鏡片，所述金屬套筒與探針外殼存在1mm間距。

5.如權利要求3所述的一種基于渦輪葉片成像的徑向應變監測裝置,其特征在于所述金屬反射鏡采用鎳基合金材料。