【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机测试系统设计领域，尤其涉及复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量装置及方法。
技术介绍
1、航空发动机主燃烧室出口温度场衡量航空发动机性能的重要参数，可用于评价燃烧效率、污染物排放等关键发动机性能指标，也对下游涡轮导向器叶片和转子叶片寿命具有至关重要的影响。
2、由于实际发动机燃烧室远比实验室实验环境更加复杂，温度场本身又具有随机性，导致一般测量装置和技术难以适用且无法保证测量精度，随着国内航空发动机的发展，亟需发展适用于复杂环境下的燃烧室出口温度测量技术，而目前燃烧室光学测量技术仅能用于采集对象空间位置不变的场合，难以应对燃烧室因压力不稳定产生的振动、燃烧室高温导致金属膨胀从而发生采集对象空间位置改变的复杂环境的情况。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中难以精确测量复杂环境下燃烧室出口温度的问题。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量装置，包括：
3、数据采集模块，所述数据采集模块包括若干台数据采集相机，用于采集不同波段的荧光信号；
4、激光模块，所述激光模块包括激光器和激光调整透镜，所述激光调整透镜用于调整激光器发射的激光形状和角度；
5、位移模块，所述位移模块包括双轴位移机构和位移监测机构，位移监测机构用于监测燃烧室与数据采集模块和激光整形系统的相对位移，双轴位移机构用于根据位移监测机构的监测结果调整数据采集模块与
6、所述数据采集模块与所述激光模块均架设于位移模块的双轴位移机构上。
7、优选的，所述数据采集模块包括两台荧光观测相机，两台荧光观测相机分别配置不同波段的滤光镜以采集不同波段的荧光信号。
8、优选的，所述激光调整透镜包括反射镜、凹透镜和凸透镜，反射镜用于改变激光的入射方向和位置，凹透镜和凸透镜用于激光片的平面范围扩散和激光片厚度减小。
9、优选的，所述双轴位移机构包括两个轴向位移机构和一个径向位移机构，两个轴向位移机构平行放置，径向位移机构的两端分别架设在两个轴向位移机构上，数据采集模块、激光整形系统和位移监测机构均架设在径向位移机构上。
10、本专利技术还提高一种复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量方法，利用上述任一的测量装置实现，包括以下步骤：
11、布置测量现场，确保燃烧室位于激光模块上方；
12、设置激光模块和数据采集模块，确保激光器发射的激光可以垂直进入燃烧室，激发燃烧室内部物质产生的荧光能量被数据采集模块采集到；
13、设置位移模块，确保数据采集模块的所有相机可以同时拍摄到同一位置的激光；
14、控制数据采集模块采集lif信号，采集径向上多个位置的二维plif信号；
15、基于热力辅助荧光法对采集到plif信号开展温度反演，获得三维空间中各个截面的温度分布，经过数值拟合得到三维温度场。
16、优选的，激光模块的激光调整透镜将激光器发射的激光调整为片状激光，并调整片状激光的入射方向和位置。
17、优选的，所述数据采集模块包括两台荧光观测相机，两台荧光观测相机分别配置不同波段的滤光镜以采集不同波段的荧光信号，根据燃烧室工作状态选择两个波段的滤光镜。
18、优选的，所述热力辅助荧光法为：
19、选择oh自由基x2πi→a2∑+(0,0)(0,1)波段，假设高电子能级的部分能级分布符合玻尔兹曼分布，则温度计算公式为
20、
21、其中，k是玻尔兹曼常数，δe10是激发振动能级之间的能量差，q1为淬灭速率，v10为振动速率常数，f10和f00是从a激发态的前两个振动能级到x基态的能级1和0的荧光信号，与激光聚焦体积和相机采集的立体角相关，a00和a10是自发辐射爱因斯坦系数。
22、优选的，所述数值拟合使用多阶高斯函数进行数据拟合，得到温度梯度随深度变化的函数
23、
24、其中，t为拟合温度，xyz为空间坐标，第一系数第二系数和第三系数通过最小二乘法来确定，n表示高斯函数的阶数，选择使得拟合温度与各个截面的反演温度的均方根误差最小的阶数n。
25、优选的，在燃烧室温度稳定之前，还利用位移模块监测燃烧室由于发热导致的物理伸长和相对位置变化，位移模块根据位移监测机构的监测结果移动激光模块和数据采集模块，确保燃烧室与测量装置的相对位置。
26、本专利技术具有如下有益效果：实际测量中的燃烧室会因压力不稳定产生振动和高温，从而使得金属膨胀，导致采集对象空间位置方式改变，测量难度大且精度不准，本专利技术通过设置位移模块应对这些动态变化，保证在实际发动机燃烧室的复杂环境下测量出口温度场测量的准确性，解决了一般测量装置和技术难以适用的问题。
27、以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术不局限于实施例。
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1.一种复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量装置，其特征在于，所述数据采集模块包括两台荧光观测相机，两台荧光观测相机分别配置不同波段的滤光镜以采集不同波段的荧光信号。
3.根据权利要求1所述的复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量装置，其特征在于，所述激光调整透镜包括反射镜、凹透镜和凸透镜，反射镜用于改变激光的入射方向和位置，凹透镜和凸透镜用于激光片的平面范围扩散和激光片厚度减小。
4.根据权利要求1所述的复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量装置，其特征在于，所述双轴位移机构包括两个轴向位移机构和一个径向位移机构，两个轴向位移机构平行放置，径向位移机构的两端分别架设在两个轴向位移机构上，数据采集模块、激光整形系统和位移监测机构均架设在径向位移机构上。
5.一种复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量方法，利用权利要求1至4任一所述的测量装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的复杂环境下航空发动机燃烧室
7.根据权利要求5所述的复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量方法，其特征在于，所述数据采集模块包括两台荧光观测相机，两台荧光观测相机分别配置不同波段的滤光镜以采集不同波段的荧光信号，根据燃烧室工作状态选择两个波段的滤光镜。
8.根据权利要求5所述的复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量方法，其特征在于，所述热力辅助荧光法为：
9.根据权利要求8所述的复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量方法，其特征在于，所述数值拟合使用多阶高斯函数进行数据拟合，得到温度梯度随深度变化的函数
10.根据权利要求5所述的复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量方法，其特征在于，在燃烧室温度稳定之前，还利用位移模块监测燃烧室由于发热导致的物理伸长和相对位置变化，位移模块根据位移监测机构的监测结果移动激光模块和数据采集模块，确保燃烧室与测量装置的相对位置。
...【技术特征摘要】
1.一种复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量装置，其特征在于，所述数据采集模块包括两台荧光观测相机，两台荧光观测相机分别配置不同波段的滤光镜以采集不同波段的荧光信号。
3.根据权利要求1所述的复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量装置，其特征在于，所述激光调整透镜包括反射镜、凹透镜和凸透镜，反射镜用于改变激光的入射方向和位置，凹透镜和凸透镜用于激光片的平面范围扩散和激光片厚度减小。
4.根据权利要求1所述的复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量装置，其特征在于，所述双轴位移机构包括两个轴向位移机构和一个径向位移机构，两个轴向位移机构平行放置，径向位移机构的两端分别架设在两个轴向位移机构上，数据采集模块、激光整形系统和位移监测机构均架设在径向位移机构上。
5.一种复杂环境下航空发动机燃烧室出口温度场测量方法，利用权利要求1至4任一所述的测量装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要...
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