【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学领域,基于波长调制光谱技术测量飞机油箱上层空间氧气浓度。
技术介绍
燃油不仅是提供常规飞机动力的唯一能源,而且也是飞机液压系统、滑油系统、环控系统等系统的热沉。燃油装载在飞机的各个油箱之中,飞机的油箱遍布机翼和机身,所以油箱的设计不仅是飞机安全的决定性因素,而且也是飞机其他子系统正常工作的保证。飞机油箱的燃油爆炸是威胁航空飞行安全的主要因素之一。从1960年以来,全球已有18架飞机出现油箱爆炸事故。据FAA调查统计,油箱上层空间中的氧气含量超标是飞机油箱爆炸的主要原因之一。除了外界大气中的氧气能够进入燃油油箱上层的气相空间中,溶解于燃油中的氧气也会随着油箱状态的改变而析出到油箱上层空间中。如果混合气体中氧气浓度较高,极易引起燃烧,导致油箱爆炸。鉴于氧含量对油箱安全性具有重要影响,美国联邦航空管理局(FAA)近期对适航条例进行了修订,规定飞机油箱上层空间的氧含量必须低于12%,以保证飞机的飞行安全。从安全的角度考虑,为了降低油箱燃烧的风险,首先要掌握油箱中混合气体尤其是氧气的变化规律及其与油箱可燃性的关系,特别是针对多参量变化的油箱系统;同时要建立油箱检测的先进技术以及探索支持这些技术的理论;本课题的研究对飞机油箱设计具有重要的科学意义,同时对飞机的安全飞行也具有巨大的实用价值。气体可燃性与动态变化过程研究及相应的气体传感器多年来一直得到广泛的研究及探索。近几年,随着飞机事故的不断增多,以及对飞机的飞行安全需求,飞机油箱上层气体的迁移与气体检测方法开始成为研究热点。目前的相关研究主要集中在以下两个方面:油箱上层空间混合气体迁移与可燃性机理 ...
【技术保护点】
一种飞机油箱氧气浓度非接触式检测装置,其特征在于:该装置包括激光器(1)、检查仓体(2)、接收器(3)、集氧装置(4);检查仓体(2)安装在飞机油箱上端,将激光器(1)、接收器(3)安装在检查仓体(2)的左右两侧,将集氧装置(4)安装在检查仓体(2)的底部;集氧装置(4)用以将氧气与其它气体分开,利用氧气的顺磁性性质,设计一个磁性装置将氧气吸收进来,混合气体被接收器接收时会通过磁性装置,将氧气吸入,而排除其余非顺磁性气体,以达到只接收氧气的目的;集氧装置(4)包括底座(4.1)、永久磁体(4.2)、加热器(4.3)、上盖(4.4)、壳体(4.5);壳体(4.5)为集氧装置(4)的外壳,在壳体(4.5)顶部设置上盖(4.4),上盖(4.4)上加工有出风口,壳体(4.5)上加工有进风口,壳体(4.5)底部设置有底座(4.1),壳体(4.5)内设置有带磁靴(4.6)的永久磁体(4.2),加热器(4.3)设置在上盖(4.4)出风口的出风通道内。
【技术特征摘要】
1.一种飞机油箱氧气浓度非接触式检测装置,其特征在于:该装置包括激光器(1)、检查仓体(2)、接收器(3)、集氧装置(4);检查仓体(2)安装在飞机油箱上端,将激光器(1)、接收器(3)安装在检查仓体(2)的左右两侧,将集氧装置(4)安装在检查仓体(2)的底部;集氧装置(4)用以将氧气与其它气体分开,利用氧气的顺磁性性质,设计一个磁性装置将氧气吸收进来,混合气体被接收器接收时会通过磁性装置,将氧气吸入,而排除其余非顺磁性气体,以达到只接收氧气的目的;集氧装置(4)包括底座(4.1)、永久磁体(4.2)、加热器(4.3)、上盖(4.4)、壳体(4.5);壳体(4.5)为集氧装置(4)的外壳,在壳体(4.5)顶部设置上盖(4.4),上盖(4.4)上加工有出风口,壳体(4.5)上加工有进风口,壳体(4.5)底部设置有底座(4.1),壳体(4.5)内设置有带磁靴(4.6)的永久磁体(4.2),加热器(4.3)设置在上盖(4.4)出风口的出风通道内。2.根据权利要求1所述的一种飞机油箱氧气浓度非接触式检测装置,其特征在于:该装置实现在线测量方法的过程如下,飞机油箱内的待测气体为氧气,从高分辨率光谱数据库中选取吸收光谱谱线,其中心频率为V0;以激光器(1)为光源,调节激光控制器(8)的温度和电流,使激光器(1)的输出频率稳定在中心频率V0上,并用波长计(10)进行标定和检测;将信号发生器(5)产生的低频锯齿波和锁相放大器(6)产生的高频正弦波经过加法器(7)叠加后输入到激光控制器(8)中,驱动激光器产生的激光在吸收光谱谱线频率处产生扫描和调制,则通过如下公式算出激光瞬时频率V和激光强度I0;式中:a[cm-1]为频率调制幅度,定义调制系数m=a/γ,γ[cm-1]为谱线半高宽,w为定制新号的角频率,为激光频率的平均值,为激光强度的平均值,ΔI为强度调制幅度,为频率调制和强度调制之间的相位差;将激光器(1)发出的激光准直后直接由光电探测器(11)接收,然后分两路,一路输入数字示波器(12)中记录激光强度随时间的变化过程,另一路输入到锁相放大器(6)中进行一次谐波监测,锁相放大器(6)检测到的一次谐波背景信号S输入到计算机数据采集与处理系统(13)中;将激光器(1)发出的激光准直后通过气体介质(10)由光电探测器(11)接收,然后分两路,一路输入数字示波器(12)中记录激光强度I0随时间的变化过程,另一路输入到锁相放大器(6)中进行一次谐波监测,锁相放大器(6)检测到的奇数次谐波X轴信号和Y轴信号输入到计算机数据采集与处理系统(13)中。3.根据权利要求2所述的一种飞机油箱氧气浓度非接触式检测装置,其特征在于:一种波长调制光谱技术中气体吸收率函数拟合方法,直接确定气体浓度;计算机数据采集与处理系统(13)处理奇数次谐波X轴信号X2k-1和Y轴信号Y2k-1,进而得到信号函数fun2k-1; fun 2 k - 1 X 2 k - 1 . s i n β - Y 2 k - ...
【专利技术属性】
技术研发人员:苗扬,霍达,吴明康,张煜哲,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。