一種實時監(jiān)測的葉尖間隙測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實時監(jiān)測的葉尖間隙測量方法，包括以下步驟：構(gòu)建葉尖定時傳感器；其中，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，光隔離器與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，通過夾角修正間隙值。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。
【專利說明】一種實時監(jiān)測的葉尖間隙測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 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)】
[0002] 作為航空發(fā)動機等重大裝備的重要參數(shù)之一，旋轉(zhuǎn)機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)動機維持最佳效率。
[0003] 對于旋轉(zhuǎn)機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)鍵標準之一。而對于高速旋轉(zhuǎn)機械的葉片葉尖間隙主動調(diào)控技術(shù)，現(xiàn)階段的研宄瓶 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定技術(shù)或算法，或者 設(shè)法實現(xiàn)傳感器的自標定，使得標定與被測物無關(guān)，以提高測量系統(tǒng)的通用性和精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 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：
[0005] 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：
[0006] 構(gòu)建葉尖定時傳感器；
[0007] 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；
[0008] 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e，通過夾角e修正間隙值。
[0009] 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。
[0010] 所述獲取測頭中心連線方向與葉片旋轉(zhuǎn)方向夾角0，通過夾角0修正間隙值的 步驟具體為：
[0011] 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，
[0012] 則在ACED':中有：
[0013] CDr^bcos(60° -0) =v(t2-t1)
[0014] 在ACFD'2中有：
[0015] CD，2=bcos0 =v(t3_t1)
[0016] 由以上方程便解出e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1:2和13。
[0017] 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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為傳感器測頭偏影響移不意圖；
[0019] 圖2為一種光纖束式葉尖定時傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為葉尖定時傳感器三棱錐布局截面圖。
[0021] 附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
[0022] 1 :半導(dǎo)體激光器； 2 :光隔離器；
[0023] 3:光纖傳感器； 4:光電探測器；
[0024] 5 :電路板； 31 :Y型光纖束；
[0025] 32:測頭。

【具體實施方式】
[0026] 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)明實施方式作進一步 地詳細描述。
[0027] 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)：

【權(quán)利要求】
L一種實時監(jiān)測的葉尖間隙測量方法，其特征在于，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 0，通過夾角0修正間隙值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時監(jiān)測的葉尖間隙測量方法，其特征在于，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。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時監(jiān)測的葉尖間隙測量方法，其特征在于，所述獲取 測頭中心連線方向與葉片旋轉(zhuǎn)方向夾角0，通過夾角0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ACED'1中有： CDr1=bcos(60° -0) =v(t2-t1) 在ACFD'2中有： CD' 2= bcos 0 = v (t 由以上方程便解出e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ti、心和13。
【文檔編號】G01B11/14GK104515474SQ201410768772
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】段發(fā)階, 蔣佳佳, 郭浩天, 葉德超, 李楊宗, 王凱, 張繼龍 申請人:天津大學(xué)