本发明专利技术提供了一种航空发动机气路在线静电监测系统及其专用传感器，该系统包括进气道环状静电传感器、尾喷管棒状静电传感器、信号处理单元和监测终端，进气道环状静电传感器和尾喷管棒状静电传感器分别通过信号处理单元连接到监测终端，所述信号处理单元包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路。通过两个专用传感器实现了发动机工作状态的在线监测，提高了发动机维修的经济性和航空器健康管理水平。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种航空发动机气路在线静电监测系统及其专用传感器，该系统包括进气道环状静电传感器、尾喷管棒状静电传感器、信号处理单元和监测终端，进气道环状静电传感器和尾喷管棒状静电传感器分别通过信号处理单元连接到监测终端，所述信号处理单元包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路。通过两个专用传感器实现了发动机工作状态的在线监测，提高了发动机维修的经济性和航空器健康管理水平。【专利说明】航空发动机气路在线静电监测系统及其专用传感器
本专利技术涉及航空发动机气路部件监测装置，具体是一种航空发动机气路在线静电监测系统及其专用传感器。
技术介绍
在飞机飞行产生的故障中，因发动机引起的故障大约占总数的百分之六十左右。因此需要对发动机各个部件进行状态检测，并依据监测数据对发动机的工作或者故障状况以及发展趋势做出准确判别。基于状态的维修即视情维修(CBM, Condition-BasedMaintenance)也因此在发动机维修工程领域中得到越来越多的重视。视情维修通过对发动机工作部件的各种参数进行监测，从而实时评估工作状况，帮助人为选择维修策略。而实施有效视情维修的最关键之处在于对发动机关键部件实现在线监测，例如对气路部件的监测。航空发动机中，发动机的气路部件是保证发动机的正常工作的最基本和最为关键的部件，据统计，气路部件故障引起的发动机整体故障的占到总数的百分之九十左右，因此在发动机的状态在线监测和故障诊断中，对气路部件的监测和故障诊断占有重要的地位。而外来物的吸入和发动机部件本身的工作疲劳损伤常常是造成气路部件损坏和故障的两大原因。发动机工作产生的高速气流和周围复杂环境常常使外来吸入物进入发动机，经过发动机进气道进入发动机内部并撞击发动机叶片。吸入物的极高速度会使其本身与空气产生剧烈的摩擦，从而带有大量静电荷，进一步引起气路静电水平的波动。除吸入物造成的发动机气部件故障外,气路部件本身疲劳损伤如叶片-机匣碰摩,燃烧室积碳,叶片烧蚀掉块也能够引起发动机气路部件故障，故障产生的故障颗粒通过尾喷管道随尾流气体排放，弓丨起气路静电水平的波动。目前的发动机监测装置中缺少对静电经典水平波动的监测，无法实现发动机工作状态的在线监测，无法保障故障诊断的实时性。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种航空发动机气路在线静电监测系统及其专用传感器，实现了发动机工作状态的在线监测，提高了发动机维修的经济性和航空器健康管理水平。本系统包括进气道环状静电传感器、尾喷管棒状静电传感器、信号处理单元和监测终端，进气道环状静电传感器和尾喷管棒状静电传感器分别通过信号处理单元连接到监测终端，所述信号处理单元包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路。本专利技术还提供了 一种航空发动机气路在线静电监测系统专用的进气道环状静电传感器，包括通过安装轴套固定在发动机进气管道上的外壳，外壳内部装有合金芯棒，合金芯棒上端通过弹顶触头连接有信号输出接插头，合金芯棒下端通过并紧螺母与发动机进气管道内的环状感应探极相连。本专利技术还提供了 一种航空发动机气路在线静电监测系统专用的尾喷管棒状静电传感器，包括通过安装轴套固定在发动机尾喷管道上的外壳，外壳内部装有合金芯棒，合金芯棒上端通过弹顶触头连接有信号输出接插头，合金芯棒下端直接伸入发动机尾喷管道。进一步改进，所述的环状感应探极使用的材料为高温耐火材料。进一步改进，所述的合金芯棒使用的材料为高温耐火材料。进一步改进,所述的合金芯棒的外缘上套有陶瓷管。进一步改进，所述的外壳包括壳体，壳体上方通过后端盖顶紧螺丝连接有后端盖，壳体通过前端盖顶紧螺丝连接有前端盖，前端盖通过轴套顶紧螺丝固定在安装轴套上。本专利技术有益效果在于: 1、实时监测发动机气路中静电信号，实现了静电信号的在线传输，保证发动机工作状况在线监测和故障模式诊断。2、设计了针对发动机气路中的静电信号特点进行处理的信号处理单元，使原始静电信号得到有效的处理并输出。3、两种静电传感器使用耐高温的合金金属材料为探极材料，不仅具有良好的导电性能，并且能够适应发动机高速高温气流下的环境，传感器灵敏度高，对带电故障颗粒的监测可靠性较高。4、内部结构相对简单，加工方便，成本较低。【专利附图】【附图说明】图1为进气道环状静电传感器一种具体的实施方式。图2为尾喷管棒状静电传感器一种具体的实施方式。图3为航空发动机气路静电监测传感器系统的信号处理单元电路原理图。图4为航空发动机气路静电传感器的监测原理框图。图5为实施例中未经信号处理单元处理的原始静电信号图。图6为实施例中经过信号处理单元处理的背景静电信号图。图7为实施例中模拟外来吸入物故障的静电信号图。图8为实施例中模拟碰摩故障的静电信号图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1为进气道环状静电传感器一种具体的实施方式，包括环状感应探极1，并紧螺母2，安装轴套3，安装轴套顶紧螺钉4，前端盖顶紧螺钉5，陶瓷管6，壳体7，弹顶触头8，后端盖定顶紧螺钉9，后端盖10，信号输出接插头11，前端盖12，合金芯棒13，发动机进气管道14。其中:环状感应探极I与内部的合金芯棒13用采用螺纹联接，通过并紧螺母2固定环状探极，并保证了环状探极与合金芯棒之间的良好的导电性能。内部合金芯棒13的另一端打有螺纹孔，使弹顶触头8与合金芯棒13固定连接。弹顶触头8的另一端顶紧信号输出接插头11，起到静电信号传输的作用，由此便形成一条静电信号传输的电流通路。此通路中，信号传输起始端环状探极的材料为不锈钢，合金芯棒的材料为导电性能较好的镍基合金，弹顶触头为不锈钢材料，通路末端信号输出接插头为铜制。合金芯棒的周围套有陶瓷管，陶瓷管可以防止内部静电信号的丢失和外部静电信号的干扰。传感器不锈钢金属外壳7与陶瓷管6过盈配合，外壳起到屏蔽电磁干扰的作用。金属壳体通过前后端盖与传感器内部核心模块定位固定，并将内部核心模块完全包裹。前后端盖分别使用环绕端盖分布的四个顶紧螺钉进行固定。在将环状静电传感器安装于进气管道的过程中，安装轴套3与进气管道相焊接，环状静电传感器的前端盖外部有螺纹，可以直接与车有内螺纹的安装轴套3配合安装，同时使用顶紧螺钉进行紧固。图2为尾喷管棒状静电传感器一种具体的实施方式，包括安装轴套3，安装轴套顶紧螺钉4，前端盖顶紧螺钉5，陶瓷管6，壳体7，弹顶触头8，后端盖定顶紧螺钉9，后端盖10，信号输出接插头11，前端盖12,合金芯棒13和发动机尾喷管道15、棒状传感器与环状传感器内部结构完全类似，不同之处在于传感器的探极部分和安装部分。棒状传感器的内部合金芯棒的一端直接作为传感器的探极，探极伸入发动机尾喷管道15内部。棒状传感器的前端盖车有螺纹，使前端盖与安装轴套3通过螺纹连接，安装轴套3直接焊接在尾喷管上。图3是航空发动机气路静电监测传感器系统的信号处理单元电路原理图。此电路能够起到信号滤波和放大的作用。利用运算放大器、电阻以及电容构成有源二阶低通滤波器。具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后具有一定的电压放大和缓冲作用，其中截止频率为3KHz。信号处理电路包含了三个接口，信号输入接口，信号输出接口和供电接口，接两相220V交流电为其工作供本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种航空发动机气路在线静电监测系统，其特征在于：包括进气道环状静电传感器、尾喷管棒状静电传感器、信号处理单元和监测终端，进气道环状静电传感器和尾喷管棒状静电传感器分别通过信号处理单元连接到监测终端，所述信号处理单元包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：左洪福，蔡景，
申请(专利权)人：南京金翅鸟航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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