基于相位式激光测距转静子轴向间隙动态测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于相位式激光测距的转静子轴向间隙动态测量装置，所述测量装置包括射频信号产生模块、信号功率放大模块、光学模块、信号接收和混频模块、信号采集模块和上位机；其中，所述光学模块为基于双波长激光调制共光路的测量方法进行设计的。本发明专利技术将相位式激光测距法用于测量航空发动机微小间隙，相比于其他方法具有精度高、抗干扰能力强等优点，并且光纤探头的外径可以做到5mm以内，更适合测量环境狭小的航空发动机内部微小轴向间隙测量。

【技术实现步骤摘要】
基于相位式激光测距转静子轴向间隙动态测量装置和方法
本专利技术涉及非接触距离测量领域，尤其涉及一种基于相位式激光测距转静子轴向间隙在线测量装置和方法。
技术介绍
航空发动机核心部件工作在极限状态时，其中转静子间的轴向窜动是影响航空发动机性能和安全的重要因素之一。一方面，航空发动机在运行状态过渡态中，承受着许多非线性激励源的作用，直接致使其转静子部件间发生变形和轴向窜动，导致机匣与转子、密封篦齿与叶片以及动静叶栅之间的轴向间隙发生变化。另一方面，发动机内部的温度分布不均匀，而高速旋转的转静子系统会产生非均匀温度应力和非均匀热膨胀，导致转子和静子之间发生轴向窜动。以上两方面因素的共同耦合，直接导致航空发动机转静子间的轴向间隙发生较大变化，极端情况下甚至超过10mm，严重情况下会导致发动机损坏，造成巨大的经济损失，甚至威胁到人身安全。另外，研究表明，航空发动机压气机内部的轴向间隙由大变小时，叶列间势流干扰增强，扩压能力提高，这可使发动机效率显著提升；有数据表明，叶片间轴向间隙由0.66倍叶片轴向弦长减小到0.23倍叶片轴向弦长时，压气机阶段效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相位式激光测距的转静子轴向间隙动态测量装置，其特征在于，所述测量装置包括射频信号产生模块、信号功率放大模块、光学模块、信号接收和混频模块、信号采集模块和上位机；其中，所述光学模块为基于双波长激光调制共光路的测量方法进行设计的。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于相位式激光测距的转静子轴向间隙动态测量装置，其特征在于，所述测量装置包括射频信号产生模块、信号功率放大模块、光学模块、信号接收和混频模块、信号采集模块和上位机；其中，所述光学模块为基于双波长激光调制共光路的测量方法进行设计的。


2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述光学模块包括激光器、电光调制器、光纤、环形器、光纤探头、待测轴向端面、分光器件和雪崩光电二极管；其中，
所述激光器输出两种不同波长的激光，通过耦合器耦合为一路激光，传输到所述电光调制器接受强度调制；
调制后的双波长激光信号通过光纤传输到环形器，再通过光纤传输到光纤探头，通过反射膜进行分光，分开后的激光信号，一种波长的激光继续传输到所述待测轴向端面后反射回光纤探头用作测量光，另外一种波长的激光通过反射膜反射用作参考光；
两种波长的激光信号反射回环形器，传输到分光器件，分为两路光信号被所述雪崩光电二极管接收。


3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述激光器选用半导体蝶形封装激光器，耦合器选用3dB光纤耦合器，光纤选用石英光纤。


4.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述环形器选用三端口光纤环形器，光纤探头需定制加工到外径5mm以内。


5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述分光器件选用波分复用器，雪崩光电二极管选用InGaAs雪崩光电二极管。


6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述射频信号产生模块包括时钟基准、微控制器和锁相环；其中，所述时钟基准为系统提供稳定的频率参考，并且用作调制路锁相环和混频路锁相环的时钟基准；所述微控制器控制调制路锁相环和混频路锁相环输出正弦波调制信号和混频信号。


7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述时钟基准选用频率稳定度高的温度补偿晶体振荡器作为时钟基准；所述微控制器选用STM32系列单片机；所述锁相环选用模拟锁相环或数字锁相环。


8.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：段发阶，余珍鑫，傅骁，蒋佳佳，鲍瑞伽，李发富，牛广越，张聪，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12