[發明專利]基于音輪的渦槳發動機槳距-相角-轉速測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202011542906.8
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112697438B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 羅連潭;黃向華;張天宏
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G01M15/02;G01D21/02
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本發明涉及基于音輪的渦槳發動機槳距?相角?轉速測量裝置及方法，屬于航空渦槳發動機控制領域。本發明公開的測量裝置包括：音輪(6)、磁感探頭(7)和信號處理模塊(9)，所述音輪(6)耦接到螺旋槳上，所述磁感探頭(7)能響應所述音輪(6)上的多個常規齒(1)、第一標記齒(2)和第二標記齒(3)的通過而產生信號，所述信號處理模塊(9)能基于信號脈沖的特定延遲、特定時間和預期延遲，來分別確定螺旋槳的槳距、相角和轉速。通過采用質量和常規齒(1)相等的人字形標記齒，即可以測量槳距，又可以作為相角的參考位置，而且兩個對稱齒具有磁電探測信號互補修正和減少不平衡度的作用，克服了隨機的相角參考位置和振動噪聲對測量的影響，提高了測量精度、靈敏度和工作穩定性。

技術領域

本發明涉及基于音輪的渦槳發動機槳距-相角-轉速測量裝置及方法，屬于航空渦槳發動機控制領域。

背景技術

航空發動機控制系統朝著由單變量控制到多變量控制的方向發展，如何在增加傳感器測量參數數量的同時不增加傳感器的數量，以增加飛機控制系統的安全性和減輕飛機重量，這就對單傳感器的多參數測量上提出很高的要求。而現代渦輪螺旋槳飛機的控制，多采用的就是多變量的控制系統，其需要實時測量螺旋槳的槳距、相角和轉速，讓飛機平穩飛行。

目前國內在渦槳發動機的槳距、相角和轉速測量方面多是分開獨立的傳感器，例如公布號為CN105486220A的專利，公開了一種槳距測量裝置，其采用電渦流傳感器，用于檢測其與被測體在槳葉槳距角度變化時相對應的位移變化轉換為電信號輸出給發動機控制盒，最終進行信號處理僅能算出槳距；現有技術中有通過測速電機測量轉速的方法，即采集轉速傳感器測速電機交流電壓信號，其頻率與發動機轉速成正比，通過測量交流信號的頻率或周期可以得到轉子轉速，但不能進行其余兩個參數的測量；再如，在航空發動機一般采用的轉速傳感器中，帶有音輪的磁電式轉速傳感器具有結構簡單且精度高的特點，應用最為廣泛，但是目前能實現的也僅是轉速的測量上，在渦槳發動機螺旋槳相角的測量方面還處于試驗階段，國內有提出通過在音輪上鑲嵌高磁材料進行標記相角參考位置的方法，這樣能實現雙參數的測量，但存在轉子不平衡問題，需進行平衡配重。

綜上所述，這些采用多參數多傳感器測量的方法會增加傳感器硬件設備和連接線路的相互干擾，這在對飛機重量和安全性要求十分苛刻的航空領域是十分忌諱的，就迫切需要一個高精度的槳距、相角和轉速三個參數同時測量的無多傳感器相互干擾的測量裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于音輪的渦槳發動機槳距-相角-轉速測量裝置及方法，旨在實現僅僅使用帶音輪的磁電式傳感器就能實現槳距、相角和轉速的高精度和靈敏度的測量，并且該音輪結構具有很好的靜動平衡特性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

基于音輪的渦槳發動機槳距-相角-轉速測量裝置，包括：音輪、磁感探頭和信號處理模塊，所述音輪包括設置在音輪的外周向表面上的周向均勻隔開的多個常規齒和設置在外表面上的第一標記齒和第二標記齒，所述第一標記齒和第二標記齒在周向位置上分別更靠近其相鄰的某兩個常規齒，并且用第一標記齒和第二標記齒的頂角分界線位置表示螺旋槳的初相角參考位置，所述的第一標記齒和第二標記齒的頂角位置表示為螺旋槳的槳距參考位置，所述音輪構造成在渦槳發動機的操作期間同螺旋槳一同旋轉和軸向運動；

所述磁感探頭，固定到發動機靜止部件上，其與所述音輪相鄰并且構造成用于響應所述常規齒和所述標記齒的通過而產生信號，所述信號包括多個信號脈沖，所述多個信號脈沖的出現時序對應于在音輪的旋轉期間所述多個常規齒、第一標記齒和第二標記齒的通過時序；

所述信號處理模塊，其耦接到所述磁感探頭用于獲得所述信號，并且構造成用于：

基于所述多個信號脈沖來確定預期延遲，所述預期延遲表示所述多個常規齒的時間間隔；

從所述多個信號脈沖內識別與所述第一標記齒相關聯的第一特定脈沖，所述特定脈沖具有比所述預期延遲更短的延遲；