一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器制造技术

一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器，利用透镜组以及光纤束实现对叶片上多个点的辐射信息采集，基于比色测温原理实现对各个被测点的温度反演，整个传感器由测温探头、分光滤光系统、光电探测器以及信号处理系统组成，并针对传感器的实际工作环境设计了独特的吹扫结构，减小发动机中杂质颗粒对测温的影响，实现对涡轮叶片上多个被测点实时准确的温度测量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器


[0001]本专利技术涉及原子磁强计
，特别是一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器。

技术介绍

[0002]涡轮叶片作为燃气轮机最为重要的部件，其自身的工作状态对于燃气轮机的安全稳定运行至关重要。而温度作为衡量物质状态的一个重要参数，对于涡轮叶片健康检测十分重要。相较于传统的接触式温度测量，这种辐射式测温，依靠的是高温物体的辐射光强与温度的关系，整个测温过程不会破坏叶片表面的温度分布，并且还有测温响应速度快，精度高等优点。
[0003]目前市面上对于涡轮叶片三维温度场的测量，大都依靠在测温探头上安装机械扫描装置实现对整个叶片的扫描。但在这种方式下机械扫描的速度会很大程度的影响传感器的响应速度。同时这种机械扫描的结构会增加探头结构的复杂程度，增加探头的故障率。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术的缺陷或不足，提供一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器，适用于对航空发动机低压涡轮叶片的辐射测温，该传感器可以同时采集叶片上一条线形区域的辐射信息，然后利用叶片自身的转动实现对整个叶片的扫描，或是增减光纤束中光纤的数量，直接实现对整个叶片温度的测量。
[0005]本专利技术的技术解决方案如下：
[0006]一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器，其特征在于，包括测温探头，所述测温探头内具有耦合透镜组，所述耦合透镜组的进光侧连接用于采集叶片待测区域辐射光的通光孔，所述耦合透镜组的出光侧连接光纤束一端面上的光纤端点阵列，光纤束另一端面上的各光纤端点分别连接分光探测封装结构，所述分光探测封装结构连接数据处理系统。
[0007]所述光纤端点阵列中的每一根光纤端点的周面只有包层而没有涂覆层或者是剥去了涂覆层而只留下包层以使阵列中的所有光纤端点紧密排布为所述耦合透镜组出光侧的成像面，所述光纤束中每一根光纤的其余部分是既有包层又有涂覆层的独立封装，将待测区域分割为多个等面积的测温点，每个测温点的辐射光在每根光纤中独立传输。
[0008]所述分光探测封装结构包括分光系统和多通道光电探测器，所述分光系统将各测温点的辐射光分为两束不同波长的辐射光，并由多通道光电探测器对应通道接收，产生的电信号由数据处理系统基于比色测温原理反演出测温点温度。
[0009]所述耦合透镜组包括靠近所述光纤端点阵列的第三耦合透镜和靠近所述通光孔的第一耦合透镜，在所述第一耦合透镜与第三耦合透镜之间设置有第二耦合透镜，所述第一耦合透镜通过反射镜连接所述通光孔，所述耦合透镜组的轴向侧面设置有吹扫结构，所述吹扫结构包括连接第一进气孔的第一气道和连接第二进气孔的第二气道，所述第一气道用于对反射镜面的清洁，所述第二气道用于在所述通光孔处产生气幕，起到阻拦杂质颗粒
的作用。
[0010]所述测温探头包括封装结构，所述封装结构包括第一封装管、第二封装管和第三封装管，所述第一封装管套上螺母后与所述第二封装管焊接在一起，所述螺母用于与发动机机匣口配合固定，所述第三封装管伸入到所述第一封装管与第二封装管焊接的结构内，所述第三封装管上开有槽以形成用于吹扫的气道结构，吹扫气体由第二封装管上的第一进气孔、第二进气孔进入气道内，第一气道用于对反射镜面的清洁，第二气道用于在通光孔前产生气幕，达到阻拦杂质颗粒的作用。
[0011]所述分光探测封装结构的背面有多个孔道，每个孔道内安装有聚焦透镜组用于会聚每根光纤发出的辐射光，聚焦透镜组后端安装有分光棱镜和两个不同中心波长的滤光片，两个滤光片分别粘接在分光棱镜两个出光面上，两个多通道光电探测器分别安装在分光棱镜两个出光面后端，且多通道光电探测器各通道光敏面与对应光路同轴心。
[0012]本专利技术的技术效果如下：本专利技术一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器，利用透镜组以及光纤束实现对叶片上多个点的辐射信息采集，基于比色测温原理实现对各个被测点的温度反演，整个传感器由测温探头、分光滤光系统、光电探测器以及信号处理系统组成，并针对传感器的实际工作环境设计了独特的吹扫结构，减小发动机中杂质颗粒对测温的影响，实现对涡轮叶片上多个被测点实时准确的温度测量。
附图说明
[0013]图1为实施本专利技术一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器结构示意图。
[0014]图2为图1中测温探头结构示意图。
[0015]图3为图1中分光探测封装结构的结构示意图。
[0016]图中附图标记为：1
‑
测温探头；2
‑
光纤束；3
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分光探测封装结构(包括分光系统以及多通道光电探测器封装结构)；4
‑
多通道光电探测器；5
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分光系统；6
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数据处理系统；7
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反射镜；8
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通光孔；9
‑
第一耦合透镜；10
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第二耦合透镜；11
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第三耦合透镜；12
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第一气道；13
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第一进气孔；14
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第二进气孔；15
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第二气道；16
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第一封装管；17
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螺母；18
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第二封装管；19
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第三封装管；20
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分光棱镜底座；21
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孔道；22
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滤光片；23
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分光棱镜；24
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光敏面；25
‑
聚焦透镜组。
具体实施方式
[0017]下面结合附图(图1
‑
图3)和实施例对本专利技术进行说明。
[0018]图1为实施本专利技术一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器结构示意图。图2为图1中测温探头结构示意图。图3为图1中分光探测封装结构的结构示意图。参考图1至图3所示，一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器，包括测温探头1，所述测温探头1内具有耦合透镜组，所述耦合透镜组的进光侧连接用于采集叶片待测区域辐射光的通光孔8，所述耦合透镜组的出光侧连接光纤束2一端面上的光纤端点阵列，光纤束2另一端面上的各光纤端点分别连接分光探测封装结构3，所述分光探测封装结构3连接数据处理系统6。所述光纤端点阵列中的每一根光纤端点的周面只有包层而没有涂覆层或者是剥去了涂覆层而只留下包层以使阵列中的所有光纤端点紧密排布为所述耦合透镜组出光侧的成像面，所述光纤束2中每一根光纤的其余部分是既有包层又有涂覆层的独立封装，将待测区域分割为多个等面积的
测温点，每个测温点的辐射光在每根光纤中独立传输。
[0019]所述分光探测封装结构3包括分光系统5和多通道光电探测器4，所述分光系统5将各测温点的辐射光分为两束不同波长的辐射光，并由多通道光电探测器4对应通道接收，产生的电信号由数据处理系统6基于比色测温原理反演出测温点温度。
[0020]所述耦合透镜组包括靠近所述光纤端点阵列的第三耦合透镜11和靠近所述通光孔8的第一耦合透镜9，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于涡轮叶片多点辐射测温传感器，其特征在于，包括测温探头，所述测温探头内具有耦合透镜组，所述耦合透镜组的进光侧连接用于采集叶片待测区域辐射光的通光孔，所述耦合透镜组的出光侧连接光纤束一端面上的光纤端点阵列，光纤束另一端面上的各光纤端点分别连接分光探测封装结构，所述分光探测封装结构连接数据处理系统。2.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片多点辐射测温传感器，其特征在于，所述光纤端点阵列中的每一根光纤端点的周面只有包层而没有涂覆层或者是剥去了涂覆层而只留下包层以使阵列中的所有光纤端点紧密排布为所述耦合透镜组出光侧的成像面，所述光纤束中每一根光纤的其余部分是既有包层又有涂覆层的独立封装，将待测区域分割为多个等面积的测温点，每个测温点的辐射光在每根光纤中独立传输。3.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片多点辐射测温传感器，其特征在于，所述分光探测封装结构包括分光系统和多通道光电探测器，所述分光系统将各测温点的辐射光分为两束不同波长的辐射光，并由多通道光电探测器对应通道接收，产生的电信号由数据处理系统基于比色测温原理反演出测温点温度。4.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片多点辐射测温传感器，其特征在于，所述耦合透镜组包括靠近所述光纤端点阵列的第三耦合透镜和靠近所述通光孔的第一耦合透镜，在所述第一耦合透镜与第三耦合透镜之间设...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁铭，杨宇，张益翔，王波涛，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：