一种航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获方法及装置，该装置包括激光器、Axicon透镜和变焦透镜组，所述激光器用于生成平行激光，提供光阱所需能量，所述Axicon透镜用于利用所述平行激光生成无衍射光束，以获得用于捕获航空发动机尾喷流场颗粒异物的光阱，所述变焦透镜组用于对所述无衍射光束的位置进行调控，以使所述光阱将所述航空发动机尾喷流场颗粒异物推向尾喷侧。本发明专利技术通过对无衍射光阱位置的调控，航空发动机尾喷中颗粒物在无衍射光阱的约束作用下，将颗粒物逐步推向尾喷侧，实现航空发动机尾喷中颗粒物的收集，解决目前针对航空发动机尾喷流场中颗粒异物的航空发动机状态监测实现难度大的技术问题。的航空发动机状态监测实现难度大的技术问题。的航空发动机状态监测实现难度大的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获方法及装置


[0001]本专利技术涉及航空发动机状态监测
，尤其涉及到一种航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获方法及装置。

技术介绍

[0002]航空发动机尾喷流场是高温高速的燃烧流场，其中流场中的颗粒物的种类和数量，体现了航空发动机气路的健康状态。
[0003]然而，由于高温高速，颗粒物难以被捕获进行原子光谱的激发，进而针对航空发动机机尾喷流场中颗粒异物的航空发动机状态监测实现难度大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获方法及装置，旨在通过对无衍射光阱位置的调控，航空发动机尾喷中颗粒物在无衍射光阱的约束作用下，将颗粒物逐步推向尾喷侧，实现航空发动机尾喷中颗粒物的收集，解决目前针对航空发动机尾喷流场中颗粒异物的航空发动机状态监测实现难度大的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获装置，包括：
[0006]激光器，所述激光器用于生成平行激光，提供光阱所需能量；
[0007]Axicon透镜，所述Axicon透镜用于利用所述平行激光生成无衍射光束，以获得用于捕获航空发动机尾喷流场颗粒异物的光阱；
[0008]变焦透镜组，所述变焦透镜组用于对所述无衍射光束的位置进行调控，以使所述光阱将所述航空发动机尾喷流场颗粒异物推向尾喷侧。
[0009]可选的，所述无衍射光束和所述Axicon透镜的参数表达式为：
[0010]z
max
＝R
·
[cotη3‑
tanθ]；
[0011]其中，z
max
为Axicon透镜圆锥顶点出发在光轴上最大的无衍射区域，R为Axicon透镜的半径，η3为出射光束与轴锥的夹角，θ为Axicon透镜的锥角。
[0012]可选的，所述变焦透镜组包括透镜A和透镜B，所述透镜A用于将Axicon透镜生成的无衍射光束在透镜B的物方空间中转换成环形光源，所述透镜B用于将所述环形光源转换为具有新参数的无衍射光束。
[0013]可选的，所述透镜A和透镜B对无衍射光束的调控关系的表达式为：
[0014]l2＝f2(f
12
+f1f2‑
f2l1)/f
12
；
[0015]其中，l1为Axicon透镜到透镜A的距离，l2为透镜B到具有新参数的无衍射光束的距离，f1为透镜A到环形光源的距离，f2为透镜B到环形光源的距离。
[0016]可选的，所述透镜A和透镜B的相对位置受控移动。
[0017]可选的，所述激光器与所述Axicon透镜之间的夹角满足如下约束条件：
[0018][0019]其中，η为激光器发出的平行光束照射在Axicon透镜入射平面的夹角，θ为Axicon透镜的锥角，n为Axicon透镜的折射率，λ为激光器发出的波长，z为无衍射光束的传播方向上的距离。
[0020]可选的，所述激光器固定于固定台，通过自由度可调节的手动微调装置对出射激光器在空间方位角进行调整。
[0021]可选的，所述激光器和所述Axicon透镜的相对距离通过夹具进行固定和调整。
[0022]此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获方法，用于如上所述的航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获装置，包括以下步骤：
[0023]通过激光器生成平行激光，提供光阱所需能量；
[0024]通过Axicon透镜利用所述平行激光生成无衍射光束，以获得用于捕获航空发动机尾喷流场颗粒异物的光阱；
[0025]通过变焦透镜组对所述无衍射光束的位置进行调控，以使所述光阱将所述航空发动机尾喷流场颗粒异物推向尾喷侧。
[0026]本专利技术提出了一种航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获方法及装置，该装置包括激光器、Axicon透镜和变焦透镜组，所述激光器用于生成平行激光，提供光阱所需能量，所述Axicon透镜用于利用所述平行激光生成无衍射光束，以获得用于捕获航空发动机尾喷流场颗粒异物的光阱，所述变焦透镜组用于对所述无衍射光束的位置进行调控，以使所述光阱将所述航空发动机尾喷流场颗粒异物推向尾喷侧。本专利技术通过对无衍射光阱位置的调控，航空发动机尾喷中颗粒物在无衍射光阱的约束作用下，将颗粒物逐步推向尾喷侧，实现航空发动机尾喷中颗粒物的收集，解决目前针对航空发动机尾喷流场中颗粒异物的航空发动机状态监测实现难度大的技术问题。
附图说明
[0027]图1为本专利技术航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获装置的示意图；
[0028]图2为本专利技术Axicon透镜的无衍射光学示意图；
[0029]图3为本专利技术平行激光束垂直照射在Axicon透镜入射面的示意图；
[0030]图4为本专利技术平行激光束以一定角度照射在Axicon透镜入射面的示意图；
[0031]图5为本专利技术Axicon透镜的非无衍射区的示意图；
[0032]图6为本专利技术非无衍射区对应的泊松衍射斑的示意图；
[0033]图7为本专利技术变焦透镜组对无衍射光束参数调控的原理示意图。
[0034]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0035]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释专利技术，并不用于限定专利技术。
[0036]下面将结合专利技术实施例中的附图，对专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于专利技术保护的范围。
[0037]需要说明，专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0038]另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在专利技术要求的保护范围之内。
[0039]容易理解的，航空发动机尾喷流场是高温高速的燃烧流场，其中流场中的颗粒物的种类和数量，体现了航空发动机气路的健康状态。然而，由于高温高速，颗粒物难以被捕获进行原子光谱的激发，进而针对航空发动机机尾喷流场中颗粒异物的航空发动机状态监测实现难度大
[0040]为了解决这一问题，提出本专利技术的航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获方法及装置的各个实施例。本专利技术提供的航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获方法及装置，通过对无衍射光阱位置的调控，航空发动机尾喷中颗粒物在无衍射光阱的约束作用下，将颗粒物逐步推向尾喷侧，实现航空发动机尾喷中颗粒物的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获装置，其特征在于，包括：激光器，所述激光器用于生成平行激光，提供光阱所需能量；Axicon透镜，所述Axicon透镜用于利用所述平行激光生成无衍射光束，以获得用于捕获航空发动机尾喷流场颗粒异物的光阱；变焦透镜组，所述变焦透镜组用于对所述无衍射光束的位置进行调控，以使所述光阱将所述航空发动机尾喷流场颗粒异物推向尾喷侧。2.如权利要求1所述的航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获装置，其特征在于，所述无衍射光束和所述Axicon透镜的参数表达式为：z
max
＝R
·
[cotη3‑
tanθ]；其中，z
max
为Axicon透镜圆锥顶点出发在光轴上最大的无衍射区域，R为Axicon透镜的半径，η3为出射光束与轴锥的夹角，θ为Axicon透镜的锥角。3.如权利要求1所述的航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获装置，其特征在于，所述变焦透镜组包括透镜A和透镜B，所述透镜A用于将Axicon透镜生成的无衍射光束在透镜B的物方空间中转换成环形光源，所述透镜B用于将所述环形光源转换为具有新参数的无衍射光束。4.如权利要求3所述的航空发动机尾喷流场颗粒异物光阱捕获装置，其特征在于，所述透镜A和透镜B对无衍射光束的调控关系的表达式为：l2＝f2(f
12
+f1f2‑
f2l1)/f
12
；其中，l1为Axicon透...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋子军，马国鹭，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：