用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统及方法，解决现有不存在对遥测仪器进行多要素可靠性验证测试装置的问题。该系统包括固定平台、主轴、测量传感器、参考传感器、校验仪、标准源、转动机构、升降平台、加热模块和计算机；主轴位于固定平台上方，上端安装滑环；测量传感器和参考传感器相邻安装在主轴上，测量传感器用于与转子组件信号输入相连；校验仪通过滑环与参考传感器相连；标准源通过滑环与转子组件的电信号输入相连；转动机构用于驱动主轴转动；升降平台用于带动主轴上下移动；加热模块设在转子组件和主轴下部外周，测量传感器和参考传感器均位于加热模块内，转子组件的下端伸出加热模块；计算机用于与定子组件相连。件相连。件相连。

【技术实现步骤摘要】
用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统及方法


[0001]本专利技术属于发动机运行状态监测装备
，涉及遥测仪器测试技术，具体涉及一种用于对发动机旋转部件遥测仪器进行可靠性试验的试验系统及试验方法。

技术介绍

[0002]试验技术是与设计、材料工艺并列的航空发动机三大支撑技术之一，是考核发动机新材料、新技术、新结构和新工艺的有效途径。针对发动机涡轮、轮盘、轮轴等高温高转环境下运动部件的测量，是发动机设计验证必要的试验内容。在试验中，传感器需安装在运动部件表面，随转子高速旋转，信号难以直接引出至地面设备进行分析处理。对此，目前已研制出可安装在转子轴端的无线遥测仪器，用于将传感器信号采集传输至地面设备。
[0003]由于航空发动机试验设施设备复杂，试验技术复杂、难度大，试验项目多、周期长、费用高、风险大，因此，对试验过程中使用仪器的精度及可靠性有很高的要求。发动机旋转部件遥测仪器是发动机整机及部件试验设施重要的组成部分，其可靠性对发动机试验的有效性起到至关重要的作用。
[0004]不同于普通的地面测试设备，发动机旋转部件遥测仪器安装在发动机内部，工作环境具有高温、高转、高振的特点，工作环境极为恶劣。航空发动机是热机的一种，其内部工作温度可达2000摄氏度，尽管采用热障涂层、气流散热隔热散热等方式，涡轮轴温度仍可达300摄氏度，远超电子元器件可靠工作温度。航空发动机转子转速普遍在10000RPM以上，一些小型的涡轴发动机转速可达60000RPM，遥测仪器需承受极大的离心载荷，高速转动形成的挠性振动对遥测仪器也有较大的影响。因此，遥测仪器在投入使用前需通过充分的试验验证以保证其工作可靠性。
[0005]目前，尚无有效的测试装置，可对遥测仪器进行多要素的可靠性验证。在交付使用前只能在实验室环境进行基本的功能性能测试，与真实工作环境差异较大；交付使用才接触真实工作环境，需要在现场进行大量的联调及排故工作，对实际的试验进程有较大的影响。且由于交付前无法进行充分试验验证，产品可靠性不确定，长时间工作过程中一旦出现问题，会造成试验数据丢失乃至试验失败。

技术实现思路

[0006]为了解决现有不存在对遥测仪器进行多要素可靠性验证的测试装置，只能进行基本功能性能测试，无法充分试验验证，使得可靠性不确定，工作过程中引起试验数据丢失甚至试验失败的技术问题，本专利技术提供了一种用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统及方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：
[0008]一种用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统，遥测仪器包括定子组件以及与定子组件配合的转子组件，其特殊之处在于：包括固定平台、主轴、测量传感器、参考传感器、校验仪、标准源、转动机构、升降平台、加热模块和计算机；
[0009]所述固定平台用于安装遥测仪器的定子组件；
[0010]所述主轴位于固定平台的上方，其下端用于安装遥测仪器的转子组件，上端安装有滑环；
[0011]所述测量传感器和参考传感器相邻安装在主轴上，测量传感器用于与转子组件的电信号输入相连；
[0012]所述校验仪通过滑环与参考传感器相连；
[0013]所述标准源通过滑环与转子组件的电信号输入相连；
[0014]所述转动机构用于驱动主轴转动；
[0015]所述升降平台用于带动主轴上下移动，使定子组件和转子组件的间距满足试验要求；定子组件通过光电通讯接收转子组件的数据；
[0016]所述加热模块设置在转子组件和主轴下部外周，且测量传感器和参考传感器均位于加热模块内，转子组件的下端伸出加热模块；
[0017]所述计算机用于与定子组件相连。
[0018]进一步地，还包括一个用于对测量传感器和参考传感器校验的校准传感器。
[0019]进一步地，所述主轴为中空结构；
[0020]所述加热模块为加热器。
[0021]进一步地，所述主轴下端设有用于连接转子组件的适配法兰。
[0022]进一步地，所述转动机构为安装在升降平台上的高速电机，其输出与主轴相连。
[0023]同时，本专利技术提供一种用于发动机遥测仪器可靠性的试验方法，其特殊之处在于，采用上述用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统，包括以下步骤：
[0024]1)安装
[0025]1.1)将测量传感器连接至转子组件的电信号输入，参考传感器通过滑环与校验仪连接；
[0026]1.2)将被测遥测仪器的定子组件安装在固定平台上，转子组件安装在主轴下端，且定子组件和转子组件同轴设置，并将标准源连接至转子组件的电信号输入；
[0027]1.3)通过升降平台调节主轴上下移动，使定子组件和转子组件的间距满足试验要求；
[0028]2)试验
[0029]试验包括静态常温测试a、静态高温测试b、低转速高温测试c和高转速高温测试d；
[0030]所述静态常温测试a具体包括以下步骤：
[0031]a.1)功能测试
[0032]a.1.1)给定标准源一个输出温度A0℃，标准源通过滑环向转子组件输入一个相对应的热电势信号；
[0033]a.1.2)被测遥测仪器上电，转子组件中的电路对步骤a.1.1)热电势信号放大及AD转换后，产生数字化的热电势值E1，并传输至定子组件，计算机采集定子组件输出的热电势值E2，并获得相对应的温度A1℃，比较温度A0℃和温度A1℃，若两者差值在误差允许范围内，执行步骤a.2)；若否，遥测仪器在静态常温下可靠性不合格，静态常温测试a结束；
[0034]a.2)性能测试
[0035]a.2.1)校验仪读取参考传感器的温度B0℃；
[0036]同时，测量传感器测得的温度经转子组件传输给定子组件，计算机读取定子组件的温度B1℃；
[0037]a.2.2)比较温度B0℃和B1℃，若两者差值在误差允许范围内，则遥测仪器在静态常温下可靠性合格；若否，不合格；
[0038]所述静态高温测试b具体包括以下步骤：
[0039]b.1)构建试验条件
[0040]开启加热模块，使加热模块内的转子组件温度达到试验设定高温温度；
[0041]b.2)功能测试
[0042]b.2.1)给定标准源一个输出温度C0℃，标准源通过滑环向转子组件输入一个相对应的热电势信号；
[0043]b.2.2)被测遥测仪器上电，转子组件中的电路对步骤b.2.1)热电势信号放大及AD转换后，产生数字化的热电势值E3，并传输至定子组件，计算机采集定子组件输出的热电势值E4，并获得相对应的温度C1℃，比较温度C0℃和温度C1℃，若两者差值在误差允许范围内，执行步骤b.3)；若否，遥测仪器在静态高温下可靠性不合格，静态高温测试b结束；
[0044]b.3)性能测试
[0045]b.3.1)校验仪读取参考传感器的温度D0℃；
[0046]同时，测量传感器测得的温度经转子组件传输给定子组件，计算机读取定子组件的温度D1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统，其特征在于：包括固定平台(1)、主轴(2)、测量传感器(3)、参考传感器(4)、校验仪(5)、标准源(6)、转动机构(7)、升降平台(8)、加热模块(9)和计算机(10)；所述固定平台(1)用于安装遥测仪器的定子组件(11)；所述主轴(2)位于固定平台(1)的上方，其下端用于安装遥测仪器的转子组件(12)，上端安装有滑环(13)；所述测量传感器(3)和参考传感器(4)相邻安装在主轴(2)上，测量传感器(3)用于与转子组件(12)的电信号输入相连；所述校验仪(5)通过滑环(13)与参考传感器(4)相连；所述标准源(6)通过滑环(13)与转子组件(12)的电信号输入相连；所述转动机构(7)用于驱动主轴(2)转动；所述升降平台(8)用于带动主轴(2)上下移动，使定子组件(11)和转子组件(12)的间距满足试验要求；所述加热模块(9)设置在转子组件(12)和主轴(2)下部外周，且测量传感器(3)和参考传感器(4)均位于加热模块(9)内，转子组件(12)的下端伸出加热模块(9)；所述计算机(10)用于与定子组件(11)相连。2.根据权利要求1所述用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统，其特征在于：还包括一个用于对测量传感器(3)和参考传感器(4)校验的校准传感器(14)。3.根据权利要求2所述用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统，其特征在于：所述主轴(2)为中空结构；所述加热模块(9)为加热器。4.根据权利要求1至3任一所述用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统，其特征在于：所述主轴(2)下端设有用于连接转子组件(12)的适配法兰(15)。5.根据权利要求4所述用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统，其特征在于：所述转动机构(7)为安装在升降平台(8)上的高速电机，其输出与主轴(2)相连。6.一种用于发动机遥测仪器可靠性的试验方法，其特征在于，采用权利要求1所述用于发动机遥测仪器可靠性的试验系统，包括以下步骤：1)安装1.1)将测量传感器(3)连接至转子组件(12)的电信号输入，参考传感器(4)通过滑环(13)与校验仪(5)连接；1.2)将被测遥测仪器的定子组件(11)安装在固定平台(1)上，转子组件(12)安装在主轴(2)下端，且定子组件(11)和转子组件(12)同轴设置，并将标准源(6)连接至转子组件(12)的电信号输入；1.3)通过升降平台(8)调节主轴(2)上下移动，使定子组件(11)和转子组件(12)的间距满足试验要求；2)试验试验包括静态常温测试a、静态高温测试b、低转速高温测试c和高转速高温测试d；所述静态常温测试a具体包括以下步骤：a.1)功能测试
a.1.1)给定标准源(6)一个输出温度A0℃，标准源(6)通过滑环(13)向转子组件(12)输入一个相对应的热电势信号；a.1.2)被测遥测仪器上电，转子组件(12)中的电路对步骤a.1.1)热电势信号放大及AD转换后，产生数字化的热电势值E1，并传输至定子组件(11)，计算机(10)采集定子组件(11)输出的热电势值E2，并获得相对应的温度A1℃，比较温度A0℃和温度A1℃，若两者差值在误差允许范围内，执行步骤a.2)；若否，静态常温测试a结束；a.2)性能测试a.2.1)校验仪(5)读取参考传感器(4)的温度B0℃；同时，测量传感器(3)测得的温度经转子组件(12)传输给定子组件(11)，计算机(10)读取定子组件(11)的温度B1℃；a.2.2)比较温度B0℃和B1℃，若两者差值在误差允许范围内，则遥测仪器在静态常温下可靠性合格；若否，不合格；所述静态高温测试b具体包括以下步骤：b.1)构建试验条件开启加热模块(9)，使加热模块(9)内的转子组件(12)温度达到试验设定高温温度；b.2)功能测试b.2.1)给定标准源(6)一个输出温度C0℃，标准源(6)通过滑环(13)向转子组件(12)输入一个相对应的热电势信号；b.2.2)被测遥测仪器上电，转子组件(12)中的电路对步骤b.2.1)热电势信号放大及AD转换后，产生数字化的热电势值E3，并传输至定子组件(11)，计算机(10)采集定子组件(11)输出的热电势值E4，并获得相对应的温度C1℃，比较温度C0℃和温度C1℃，若两者差值在误差允许范围内，执行步骤b.3)；若否，静态高温测试b结束；b.3)性能测试b.3.1)校验仪(5)读取参考传感器(4)的温度D0℃；同时，测量传感器(3)测得的温度经转子组件(12)传输给定子组件(11)，计算机(10)读取定子组件(11)的温度D1℃；b.3.2)比较温度D0℃和D1℃，若两者差值在误差允许范围内，则遥测仪器在静态高温下可靠性合格；若否，不合格；所述低转速高温测试c具体包括以下步骤：c.1)构建试验条件启动转动机构(7)，使主轴(2)的转速达到设定的低转速；开启加热模块(9)，使加热模块(9)内的转子组件(12)温度达到试验设定高温温度；c.2)功能测试c.2.1)给定标准源(6)一个输出温度F0℃，标准源(6)通过滑环(13)向转子组件(12)输入一个相对应的热电势信号；c.2.2)被测遥测仪器上电，转子组件(12)中的电路对步骤c.2.1)热电势信号放大及AD转换后，产生数字化的热电势值E5，并传输至定子组件(11)，计算机(10)采集定子组件(11)输出的热电势值E6，并获得相对应的温度F1℃，比较温度F0℃和温度F1℃，若两者差值在误差允许范围内，执行步骤c.3)；若否，低转速高温测试c结束；
c.3)性能测试c.3.1)校验仪(5)读取参考传感器(4)的温度G0℃；同时，测量传感器(3)测得的温度经转子组件(12)传输给定子组件(11)，计算机(10)读取定子组件(11)的温度G1℃；c.3.2)比较温度G0℃和G1℃，若两者差值在误差允许范围内，则遥测仪器在低转速高温下可靠性合格；若否，不合格；所述高转速高温测试d具体包括以下步骤：d.1)构建试验条件启动转动机构(7)，使主轴(2)的转速达到设定的高转速；开启加热模块(9)，使加热模块(9)内的转子组件(12)温度达到试验设定高温温度；d.2)功能测试d.2.1)给定标准源(6)一个输出温度H0℃，标准源(6)通过滑环(13)向转子组件(12)输入一个相对应的热电势信号；d.2.2)被测遥测仪器上电，转子组件(12)中的电路对步骤d.2.1)热电势信号放大及AD转换后，产生数字化的热电势值E7，并传输至定子组件(11)，计算机(10)采集定子组件(11)输出的热电势值E8，并获得相对应的温度H1℃，比较温度H0℃和温度H1℃，若两者差...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海荣，孙照莹，李明华，范毅，张小鹏，杨振宇，
申请(专利权)人：西安翔迅科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：