一种超低温光纤叶尖定时传感器的制作方法

本实用新型涉及旋转叶片非接触振动测量领域，尤其是涉及一种超低温光纤叶尖定时传感器。

背景技术：

航空发动机、汽轮机、压缩机、燃气轮机等大型旋转机械非接触叶片振动测量的应用日益广泛，基本测量原理是叶尖定时测振技术。其中光纤式叶尖定时传感器具有响应快、精度高、抗电磁兼容等优点，成为非接触叶片测振传感器的首选。光纤式叶尖定时传感器在工作过程中，测振系统发射光信号至传感器发射端，叶片扫过传感器探头，探头内的接收光纤(一般6根以上，组成接收光纤束)将反射光信号传输至传感器接收端，并送入测振系统进行光电转换。目前光纤式叶尖定时传感器只能在常温或-60℃左右条件下工作，但是在深冷环境下无法正常工作，如大型低温风洞中的压缩机叶片处于约-160℃工作环境。普通传感器无法满足要求，现在尚无法实现深冷环境下非接触叶片振动监测。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种能在深冷条件下工作的超低温光纤叶尖定时传感器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型的一种超低温光纤叶尖定时传感器，包括内部设置有发射光纤和接收光纤的传感器探头，所述传感器探头依次连接有传感器探头低温段、第一段抗拉抗压光保护缆和分岔转接头，所述分岔转接头分别连接有第二段抗拉抗压光保护缆和第三段抗拉抗压光保护缆，所述第二段抗拉抗压光保护缆连接有发射耦合器，所述第三段抗拉抗压光保护缆连接有接收耦合器；所述发射光纤依次穿过传感器探头低温段、第一段抗拉抗压光保护缆、分岔转接头和第二段抗拉抗压光保护缆，连接发射耦合器；所述接收光纤依次穿过传感器探头低温段、第一段抗拉抗压光保护缆、分岔转接头和第三段抗拉抗压光保护缆，连接接收耦合器。

所述传感器探头低温段和传感器探头的金属外壳为一体加工而成，所述传感器探头低温段与第一段抗拉抗压光保护缆连接的一端设置为扁平结构。

所述传感器探头的金属外壳与其内部的发射光纤和接收光纤采用树脂胶进行固定，所述传感器探头低温段、第一段抗拉抗压光保护缆、分岔转接头、第二段抗拉抗压光保护缆、发射耦合器、第三段抗拉抗压光保护缆和接收耦合器彼此间均采用树脂胶进行固定连接。

所述第一段抗拉抗压光保护缆、第二段抗拉抗压光保护缆和第三段抗拉抗压光保护缆均采用不锈钢软管、金属软管、包塑铠装管或塑料保护管。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本实用新型中，传感器探头与传感器探头低温段采用一体化设计，可在双层机匣等条件下快速拆卸维护；传感器探头低温段与第一段抗拉抗压光保护缆连接的一端设置为扁平结构便于拧紧安装；

(2)本实用新型中，第一段抗拉抗压光保护缆、第二段抗拉抗压光保护缆和第三段抗拉抗压光保护缆的作用是保证内部光纤束不受踩压、拉拽等影响的同时具有良好的弯曲性能，便于现场布线；

(3)本实用新型最低使用温度可至-270℃，适用于大部分低温场合，使非接触叶片振动测量的应用更加广泛；防止了低温变形等影响损坏光纤叶尖定时传感器。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的安装图。

附图标记:1传感器探头；2传感器探头低温段；3第一段抗拉抗压光保护缆；4分岔转接头；5第二段抗拉抗压光保护缆；6第三段抗拉抗压光保护缆；7发射耦合器；8接收耦合器；9内层机匣；10保冷层；11外层机匣。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型的一种超低温光纤叶尖定时传感器，包括传感器探头1，所述传感器探头1由金属外壳和设置其内部的发射光纤和接收光纤构成，其中，所述发射光纤用于发射光信号(1根发射光纤)，接收光纤用于接收叶片反射光信号(6根或多根接收光纤)。所述传感器探头1的金属外壳与其内部的发射光纤和接收光纤采用超低温树脂胶进行固定，最低耐温-270℃。所述发射光纤和接收光纤均可采用低温光纤制成，如采用PI涂覆层的石英光纤，制成传感器最低耐温为-190℃，采用镀金或镀铝光纤，制成传感器最低耐温为-270℃。

所述传感器探头1依次连接有传感器探头低温段2、第一段抗拉抗压光保护缆3和分岔转接头4，所述分岔转接头4分别连接有第二段抗拉抗压光保护缆5和第三段抗拉抗压光保护缆6，所述第二段抗拉抗压光保护缆5连接有发射耦合器7，所述第三段抗拉抗压光保护缆6连接有接收耦合器8。所述发射光纤依次穿过传感器探头低温段2、第一段抗拉抗压光保护缆3、分岔转接头4和第二段抗拉抗压光保护缆5，连接发射耦合器7。所述接收光纤依次穿过传感器探头低温段2、第一段抗拉抗压光保护缆3、分岔转接头4和第三段抗拉抗压光保护缆5，连接接收耦合器8。

所述传感器探头低温段2和传感器探头1的金属外壳为一体加工而成，都采用低温金属材料制成，用以保护内部的发射光纤和接收光纤，所述低温金属材料可为304、316等低温合金。所述传感器探头低温段2与第一段抗拉抗压光保护缆3连接的一端设置为扁平结构，便于拧紧安装。所述分岔转接头4将光纤束分为两路，其中，发射光纤连接至发射耦合器7，所有的接收光纤连接至接收耦合器8。所述发射耦合器7和接收耦合器8均可采用ST型、FC型等常用的光纤耦合器，本实用新型优选FC型光纤耦合器。

所述传感器探头低温段2、第一段抗拉抗压光保护缆3、分岔转接头4、第二段抗拉抗压光保护缆5、发射耦合器7、第三段抗拉抗压光保护缆6和接收耦合器7彼此间均可采用超低温树脂胶进行固定连接，最低耐温-270℃。所述第一段抗拉抗压光保护缆3、第二段抗拉抗压光保护缆5和第三段抗拉抗压光保护缆6均采用不锈钢软管、金属软管、包塑铠装管或塑料保护管等，本实用新型优选采用不锈钢软管。所述第一段抗拉抗压光保护缆3、第二段抗拉抗压光保护缆5和第三段抗拉抗压光保护缆6的作用是保证内部光纤束不受踩压、拉拽等影响的同时具有良好的弯曲性能，便于现场布线。

本实用新型的安装，见图2，所述传感器探头1采用螺纹紧固的方式与内层机匣9密封固定，所述传感器探头低温段2穿过内层机匣9和外层机匣11之间填充保冷材料形成的保冷层10，与外层机匣11采用活连接方式，避免低温下内层机匣9和外层机匣11变形不一致对传感器的影响。使用时，所述发射耦合器7连接激光光源，接收耦合器8连接光电转换器，激光光源发射激光，经发射光纤传输，经机匣内部的叶片反射，发射光信号再经接收光纤传递至光电转换器，转换为电信号，进一步实现叶尖定时测振。

尽管上面结合附图对本实用新型的功能及工作过程进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。