冷却式振动信号传感装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航空发动机状态监视技术，尤其涉及一种冷却式振动信号传感装置。
【背景技术】
[0002]发动机振动监视系统(EngineVibrat1n Management system,简称 EVM)作为发动机状态监视系统的一个部分，包括用于监视和分析发动机振动的全部硬件系统和软件系统。目前使用的大多数EVM系统主要利用一个或多个安装在发动机某些部位的振动传感器检测由转子不平衡引起的振动，检测信号通过复杂程度不同的电子处理装置接收处理后，以某种形式对机组人员显示或传递到其它机载监视设备上。EVM系统的精度和保真度极大程度地取决于信号源的质量，而后者主要取决于传感器的特性。目前最常用的振动传感器是压电式加速度计，可以产生与测量方向加速度成比例的电荷，然后从加速度计导出到信号处理电路中。
[0003]图1示出了一种现有的压电式加速度计的内部结构示意图。这种加速度计产生的电荷信号具有高阻抗的特点，信号非常微弱，因此将这样的信号传输到第一级电子电路前应慎重考虑，因为这段距离很容易引入环境噪声，使目标信号严重恶化。目前可采用的一种方式是在加速度计与第一级电子电路之间安装高质量的屏蔽电缆，如图2、3所示。加速度计al设置在发动机部分，而前置放大器a3设置在发动机与飞机接口部分，而信号处理电路a4设置在飞机部分，屏蔽电缆a2连接加速度计al和前置放大器a3。屏蔽电缆在整个传输长度范围应完全屏蔽，但是当电缆曲折，其各组成部分有相对运动时，可能引起电缆内部产生静电荷，该电荷随时间变化，使放大器出现虚假信号，形成摩擦电噪声。而由于前端传感器产生的压电信号非常微弱，如果混杂了外界的干扰信号，可能导致有效信号完全失真。
[0004]另一种保证源头信号质量的方法是将小型前置放大器直接安装到加速度计腔室内，这种电路板将高阻抗的电荷信号转换为低阻抗的电压信号或电流信号，便于采用普通的航空电缆进行信号传输。但是目前该类前置放大器元件工作温度都限制在350 T以下，而发动机很多位置处的温度都高于该值。因此发动机复杂的温度环境限制了带有前置放大器的加速度计的应用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种冷却式振动信号传感装置，能够扩大带有前置放大器的压电式振动传感器的工作范围。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种冷却式振动信号传感装置，包括:压电式加速度计、前置放大器和电缆，所述前置放大器设置在所述压电式加速度计的加速度计腔室内，所述前置放大器分别与所述压电式加速度计和所述电缆电连接，其中，还包括:空气导管和整流环，所述前置放大器与所述电缆分设于所述整流环两侧，并通过所述整流环电连接，所述空气导管套设在所述电缆上，在所述空气导管和所述电缆之间形成冷却空气流动的通道，所述加速度计腔室设有用于排出通过所述空气导管通入所述加速度计腔室内的冷却空气的排气孔。
[0007]进一步的，所述空气导管与所述加速度计腔室通过空气管接头进行连接，所述整流环整体为圆形，所述整流环的直径与所述加速度计腔室内壁或所述空气管接头的内壁相适应，所述整流环在周向上均匀分布有多个通孔。
[0008]进一步的，所述整流环的圆心位置设有接线柱，在所述加速度计腔室内侧与所述前置放大器的信号输出端连接，在所述加速度计腔室外侧与所述电缆的电缆接头进行连接，并对所述电缆形成支撑。
[0009]进一步的，所述加速度计腔室上设有多个排气孔，并在周向上均匀分布。
[0010]进一步的，所述空气导管连接到风扇外涵，从所述风扇外涵引入高速气流。
[0011]进一步的，所述电缆通向发动机风扇舱，所述电缆与所述空气导管在风扇后支板处分离。
[0012]基于上述技术方案，本发明将压电式加速度计的前置放大器设置在加速度计腔室内，通过设置空气导管将冷却空气通过空气导管与电缆之间形成的通道通入加速度计腔室，再从速度计腔室内的排气孔排出，利用冷却空气的流动带走前置放大器的热量，使前置放大器即便设置在较高环境温度的位置，也能够维持在工作温度范围内；整流环可以起到在前置放大器与电缆之间形成电连接的作用，同时整流环还可以对冷却空气进行导流，使冷却空气能够均匀的进入加速度计腔室，形成对前置放大器全方位的冷却效果。另外，套设在电缆外的空气导管可以保护信号传输电缆免受外部损伤，进而提高了整个系统的可靠性。
[0013]在另一个实施例中，所述空气导管与所述加速度计腔室通过空气管接头进行连接，所述整流环整体为圆形，所述整流环的直径与所述加速度计腔室内壁或所述空气管接头的内壁相适应，所述整流环在周向上均匀分布有多个通孔。利用空气管接头可以确保空气导管与加速度计腔室的良好连接，整流环的尺寸与速度计腔室内壁或空气管接头内壁相适应，可以获得良好的固定作用，确保前置放大器与电缆之间的连接的稳定性，而整流环在周向上均匀分布的多个通孔，则可以使速度计腔室内的气流更加均匀，提高了对前置放大器的冷却效果。
[0014]在另一个实施例中，所述整流环的圆心位置设有接线柱，在所述加速度计腔室内侧与所述前置放大器的信号输出端连接，在所述加速度计腔室外侧与所述电缆的电缆接头进行连接，并对所述电缆形成支撑。整流环利用圆心位置的接线柱来作为前置放大器与传输电缆之间的信号接口，可以使前置放大器具有更好的连接刚度，避免形成悬臂式连接，进而避免悬臂式连接对整个振动传感器的响应频率的影响。
[0015]在另一个实施例中，所述加速度计腔室上设有多个排气孔，并在周向上均匀分布。相比于现有技术中将排风口完全设置在底部的方式，采用周向上均匀分布的多个排气孔可以避免在加速度计腔室内形成气流滞止区，提高冷却效果，避免加速度计腔室内滞留灰尘等异物而影响到前置放大器的工作性能，以及避免在排风口处的机匣结构形成集中冲击的冷却气流，进而形成局部热梯度，给机匣结构可靠性带来不利影响的问题。
[0016]在另一个实施例中，所述空气导管连接到风扇外涵，从所述风扇外涵引入高速气流。将空气导管连接到风扇外涵，可以从风扇外涵引入大量且高速的冷却气流，冷却气流具有足够的气流量，且具有较高的流动速度，则可以对前置放大器形成稳定且高效的冷却作用，使其降温到正常工作温度范围，同时这种冷却空气无需通过专用设备产生，也无需对整个系统进行较大规模的结构改造，只需将空气导管接到风扇外涵即可。
[0017]在另一个实施例中，所述电缆通向发动机风扇舱，所述电缆与所述空气导管在风扇后支板处分离。电缆通往位于发动机风扇舱的发动机振动监视模块，二者可以在风扇后支板处分离。
【附图说明】
[0018]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0019]图1为现有的压电式加速度计的内部结构示意图。
[0020]图2为现有的一种带有屏蔽电缆的振动测量电路的电路示意图。
[0021]图3为图2所对应的器件实体连接示意图。
[0022]图4为本发明冷却式振动信号传感装置的一实施例的结构示意图。
[0023]图5为本发明冷却式振动信号传感装置实施例中冷却空气的流动方向示意图。
[0024]图6为本发明冷却式振动信号传感装置实施例中电缆与空气导管的分离形式示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0026]本发明针对于现有的振动传感器在源头信号传输上所存在的问题，设计了一种冷却式振动信号传感装置，核心思想是向加速度计腔室引入冷却空气，对腔室内的前置放大器进行冷却，使其始终处于工作温度范围之内，从而扩大了这种带有前置放大器的冷却振动信号传感装置能够适应于发动机内多个位置的