一种实时监测涡轮叶片振动和温度的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种实时监测涡轮叶片振动和温度的装置及方法，涉及发动机领域。实时监测涡轮叶片振动和温度的装置的工作原理：激光发射组件发出的光通过发射光纤传送至涡轮叶片处，每个涡轮叶片在旋转过程中通过传感器探头时产生的散射光和热辐射分别通过散射光接收光纤和热辐射接收光纤进行接收并输出，经过多光纤耦合器将发射光纤、散射光接收光纤和热辐射接收光纤进行分离，散射光接收光纤将接收到的光限号传送到振动光电转换模块中进行处理后送入信号采集与数据处理系统；热辐射接收光纤将接收到的热辐射信号传送至温度光电转换模块中进行处理后送入信号采集与数据处理系统。通过该装置和方法可以实现监测涡轮叶片的振动和温度。涡轮叶片的振动和温度。涡轮叶片的振动和温度。

【技术实现步骤摘要】
一种实时监测涡轮叶片振动和温度的装置及方法


[0001]本专利技术涉及发动机领域，具体而言，涉及一种实时监测涡轮叶片振动和温度的装置及方法。

技术介绍

[0002]随着航空发动机不断向着高性能，高推重比的方向发展，涡轮叶片的工作环境变得更加极端，高温、高压、高负载以及高转速环境会显著降低涡轮叶片的工作寿命，使得叶片材料强度降低，而伴随着航空发动机运转时产生的叶片振动会导致一些叶片产生裂纹甚至发生疲劳断裂等，高转速下一个叶片的断裂将导致整台发动机的完全损坏，为提高航空发动机运行的可靠性，必须实现航空发动机涡轮叶片工作环境温度以及叶片振动状态的准确测量。
[0003]但是，目前现有技术没有可以同时准确测量航空发动机涡轮叶片工作环境温度以及叶片振动状态的装置。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的一种实时监测涡轮叶片振动和温度的装置及方法，旨在精确地测量航空发动机涡轮叶片工作环境温度以及叶片振动状态。
[0005]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种实时监测涡轮叶片振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时监测涡轮叶片振动和温度的装置，其特征在于，包括光纤束式传感器、激光发射组件、温度光电转换模块、振动光电转换模块和信号采集与数据处理系统；所述光纤束式传感器包括传感器探头、多光纤耦合器、发射光纤和接收光纤，所述传感器探头用于安装于涡轮叶片外侧，所述接收光纤包括散射光接收光纤和热辐射接收光纤，所述发射光纤用于将所述激光发射组件发出的光传送至涡轮叶片，所述接收光纤用于将每个所述涡轮叶片在旋转过程中通过所述传感器探头时产生的散射光和热辐射进行接收并输出，所述多光纤耦合器用于将所述发射光纤、所述散射光接收光纤和所述热辐射接收光纤进行分离；所述散射光接收光纤与所述振动光电转换模块相连，以将接收到的光限号传送到所述振动光电转换模块中进行处理后送入所述信号采集与数据处理系统；所述热辐射接收光纤与所述温度光电转换模块相连，以将接收到的热辐射信号传送至所述温度光电转换模块中进行处理后送入所述信号采集与数据处理系统。2.根据权利要求1所述的实时监测涡轮叶片振动和温度的装置，其特征在于，还包括滤光片组件，所述热辐射接收光纤将接收到的热辐射信号分为两路传送，且两路信号均通过所述滤光片组件进行滤波选择后传送至所述温度光电转换模块中进行处理。3.根据权利要求2所述的实时监测涡轮叶片振动和温度的装置，其特征在于，所述滤光片组件包括滤光片本体、第一准直器和第二准直器，所述第一准直器和所述第二准直器分别位于所述滤光片本体的两侧。4.根据权利要求1所述的实时监测涡轮叶片振动和温度的装置，其特征在于，还包括用于安装于涡轮叶片转轴外侧的转速同步传感器，所述转速同步传感器与所述信号采集与数据处理系统相连，以同步采集转轴每旋转一周输出的脉冲信号送入所述信号采集与数据处理系统。5.根据权利要求1或4所述的实时监测涡轮叶片振动和温度的装置，其特征在于，还包括计算机显示端，所述信号采集与数据处理系统是采用辐射式比色测温方法和基于间断相位法的叶尖定时原理对多路信号进行分析处理，并将结果传入至所述计算机显示端进行显示。6.根据权利要求1所述的实时监测涡轮叶片振动和温度的装置，其特征在于，所述光纤束式传感器还包括保护套和用于与外界设备连接的ST接头，所述保护套包裹从所述传感器探头中引出的光纤束和从所述多光纤耦合器引出的光路。7.根据权利要求6所述的实时监测涡轮叶片振动和温度的装置，其特征在于，所述光纤束式传感器采用全光纤结构，所述发射光纤、所述热辐射接收光纤和所述散射光接收光纤组成光纤束布置于所述传感器探头中，所述发射光纤为一路光纤，所述热辐射接收光纤和所述散射光接收光纤均为两路或两路以上的光纤；在所述传感器探头中所述发射光纤位于光纤束中心，所述热辐射接收光纤和所述散射光接收光纤以同心圆的方式分布于所述发射光纤的周围，两路所述热辐射接收光纤对称布置。8.根据权利要求7所述的实时监测涡轮叶片振动和温度的装置，其特征在于，所述传感器探头包括壳体、插入所述壳体内的探头插芯和插芯紧固螺钉，所述壳体和所述探头插芯均设置有与所述插芯紧固螺钉相配合的螺纹孔；
所述探头插芯为中空套筒，且所述探头插芯包括第一插芯段和内径小于所述第一插芯段的第二插芯段，所述发射光纤、所述热辐射接收光纤和所述散射光接收光纤从所述第一插芯段插入，并伸入至所述第二插芯段，且与所述第二插芯段的端部平齐；所述传感器探头头部周向溅射高温金属，所述探头插芯顶端外壁溅镀一层氧化硅保护膜，所述传感器探头采用中空不锈钢壳体，增加空冷套筒，配套冷却气源。9.一种用于实时监测涡轮叶片振动和温度的方法，其特征在于，其采用权利要求1
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8中任一项所述的实时监测涡轮叶片振动和温度的装置，包括：激光发射组件发出的光通过发射光纤传送至涡轮叶片处，每个所述涡轮叶片在旋转过程中通过所述传感器探头时产生的散射光和热辐射分别通过散射光接收光纤和热辐射接收光纤进行接收并输出，经过多光纤耦合器将所述发射光纤、所述散射光接收光纤和所述热辐射接收光纤进行分离；所述散射光接收光纤将接收到的光限号传送到所述振动光电转换模块中进行处理后送入所述信号采集与数据处理系统；所述热辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维民，李维博，林昱隆，张帅，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：