[發明專利]發動機尾噴流顆粒物參數監測裝置與方法

在審

• 申請號: 202010181326.4
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111208044A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 楊斌;陳佳輝;王學峰;王繼;陳曉龍;陳堅;強科杰;王志新;李輝;潘科瑋;邱聰聰;牛祿
• 申請（專利權）人: 上海理工大學;上海新力動力設備研究所
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N15/02;G01N15/06;G01N21/17;G01N21/53
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 顏愛國

1.一種發動機尾噴流顆粒物參數監測裝置，通過尾噴流顆粒物參數評估發動機工作安全狀態，其特征在于，

發動機尾噴流顆粒物參數監測裝置具有輻射測量、顆粒測量與同步測量三種工作方式，同步監測尾噴流顆粒物粒徑、濃度、組分等參數與來源，以及輻射溫度、輻射率、輻射強度等輻射參數，同時快速觸發三維圖像測量捕獲顆粒三維圖像，來評估發動機工作安全狀態，包括：

激光光源部，位于發動機尾噴流一側，用于產生不同波長的入射激光；

光接收探測部，位于發動機尾噴流另一側，用于接收輻射光或散射光，轉換為電信號，并發出顆粒監測觸發信號；

顆粒三維成像部，接收顆粒監測觸發信號后開始工作，通過背光成像及三維投影重構獲得顆粒三維圖像；以及

顆粒物監測處理部，用于控制激光光源部與光接收探測部工作模式，

其中，所述顆粒物監測處理部分別與所述激光光源部、所述光電探測部以及顆粒三維成像部通信連接，按照輻射測量、顆粒測量與同步測量三種工作方式控制所述激光光源部、所述光電探測部工作模式，并處理、保存與顯示發動機尾噴流顆粒物參數，從而評估發動機工作安全狀態。

2.根據權利要求1所述的發動機尾噴流顆粒物參數監測裝置，其特征在于：

其中，所述激光光源部包括激光控制器、多個激光器、光纖耦合器、準直器，

所述顆粒物監測處理部控制所述激光控制器的工作模式、激光器波長及激光輸出強度參數，

所述激光控制器是由特征信號測試處理部通過控制信號電纜控制開啟和關閉兩種工作模式、激光器波長及激光輸出強度參數，

所述激光器產生的激光經光纖輸出至光纖耦合器中，

所述光纖耦合器接收激光器產生的激光并將激光耦合到輸出光纖，

所述準直器與所述光纖耦合器連接并輸出激光照射測量區。

3.根據權利要求1所述的發動機尾噴流顆粒物參數監測裝置，其特征在于：

其中，所述光接收探測部包括濾波衰減器、匯光光纖耦合器、光纖、準直器、光柵、多個光電探測器以及光電探測處理器，

所述濾波衰減器有濾光與無濾光兩種可控工作模式，

所述尾噴流輻射光、所述激光光源部產生的激光或兩者混合光照射尾噴流測量區顆粒產生的顆粒散射光經所述濾波衰減器后進入光纖耦合器，

所述濾波衰減器與所述光纖耦合器設置在同一直線上，該直線與所述激光光源部發出激光的照射方向的角度為銳角，

所述準直器與所述光纖耦合器通過光纖連接，將所述顆粒散射光進行準直后的準直激光照射在所述光柵上，

所述光柵接收所述準直激光后按照波長分成多束分光，

所述多個所述光電探測器分別接收多束所述分光后將光信號轉變為電信號通過電纜輸出，

所述光電探測處理器采集多個所述光電探測器輸出的所述電信號并將所述電信號轉變為數字信號，獲得不同波長光的強度，并輸出至所述顆粒物監測處理部，并發出顆粒監測觸發信號至所述顆粒三維成像部。

4.根據權利要求1所述的發動機尾噴流顆粒物參數監測裝置，其特征在于：

其中，所述顆粒三維成像部包括至少兩組光路、顆粒三維成像處理器以及觸發器，

每組光路上有光源、鏡頭與工業相機，

所述觸發器接收所述光接收探測部輸出的顆粒監測觸發信號后，觸發所述顆粒三維成像處理器工作，從而控制所述光路上的光源、鏡頭以及工業相機的工作。

5.根據權利要求3所述的發動機尾噴流顆粒物參數監測裝置，其特征在于：

其中，所述顆粒物監測處理部連接所述激光控制器，用于控制入射激光的產生與關閉、波長及強度，

所述顆粒物監測處理部連接所述濾波衰減器，用于控制所述濾波衰減器的工作模式，

所述顆粒物監測處理部連接所述光電探測處理器，用于獲取輻射光或散射光的強度，基于建立的發動機尾噴流顆粒物參數分析算法，同步得到尾噴流顆粒物參數。