一种检测旋翼轨迹的传感器的制作方法

本实用新型涉及航空测试技术领域，尤其涉及一种检测旋翼轨迹的传感器。

背景技术：

直升机旋翼是直升机飞行产生升力和操纵力的核心部件，直升机的飞行性能、驾驶品质、振动、噪音水平、寿命及可靠性等问题的解决或改善，都依赖于旋翼系统的空气动力学特性，以及旋翼设计分析方法、制造、试验与测试手段的提高。而这一切都需要用各项参数来衡量，旋翼轨迹传感可提供其中最重要的两个参数——旋翼挥舞和旋翼摆动。

由于旋翼锥体在直升机维护工作中占有相当的比例，对于精确测量旋翼锥体方法，直升机界一直都在致力于研究。先后研究了标杆法、频闪仪法，以上2种方法都在使用。目前，我国直8直升机使用的是标杆法，直9和直11使用的是频闪仪法。2种方法的特点如下：

标杆法：需要多人操作，有很大的安全隐患，不能进行多个飞行状态的测试(只能进行地面悬停)，锥体的调整需要专业的工程师。

频闪仪法：不能给出精确的高度差，锥体的调整需要专业的工程师。

目前国内直升机旋翼轨迹的测量以标杆法为主，或利用电位计形式分别测量出旋翼挥舞和摆振的角度，本身误差较大，合成后误差更大。因此国内大都使用进口的频闪仪，然而这种仪器也不能高精度地检测到旋翼轨迹，不能满足先进的直升机应用系统和使用维护理念的需求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提出一种高精度检测旋翼轨迹的传感器。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种检测旋翼轨迹的传感器，包括光学镜头模块、壳体和设置在壳体内的电路板，所述光学镜头模块包括呈圆柱形的外壳和设置在外壳内的组合光学镜头，所述电路板上设有两个光电二极管，所述组合光学镜头安装在两个光电二极管的上方，所述光电二极管用于将经过组合光学镜头的光线进行光电转换。

进一步，所述组合光学镜头与两个光电二极管构成夹角为11°的光通路区域。

进一步，所述组合光学镜头包括保护玻璃、消光环、平凸透镜和增透膜，所述保护玻璃安装在外壳的进光口处，所述消光环安装在外壳的内壁上，所述平凸透镜安装在外壳的出光口处，所述增透膜贴在平凸透镜的平面上。

进一步，所述两个光电二极管设置在平凸透镜的下方。

进一步，所述电路板上还包括光电前置放大电路、二级放大电路、滤波整形电路和波形合成模块，所述光电二极管依次通过光电前置放大电路、二级放大电路以及滤波整形电路与波形合成模块连接。

进一步，所述光学镜头模块可拆卸的安装在壳体上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过组合光学镜头和两个光电二极管构成光通路区域，并采用光电二极管感应桨叶经过光通路区域，从而实现对旋翼轨迹精准地检测。另外，所述传感器设备体积小、重量轻、无需专人操作，且易于使用维护。

附图说明

图1是本实用新型一种检测旋翼轨迹的传感器的示意图；

图2是组合光学镜头和两个光电二极管构成光通路区域的示意图；

图3是传感器的输出脉冲信号的时间参数示意图；

图4是电路板的结构框图。

附图标记：1、保护玻璃；2、消光环；3、平凸透镜；4、增透膜；5、光电二极管；6、电路板；7、壳体；8、桨叶。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种检测旋翼轨迹的传感器，包括光学镜头模块、壳体7和设置在壳体7内的电路板6，所述光学镜头模块包括呈圆柱形的外壳和设置在外壳内的组合光学镜头，所述电路板6上设有两个光电二极管5，所述组合光学镜头安装在两个光电二极管5的上方，所述光电二极管5用于将经过组合光学镜头的光线进行光电转换。

以下结合图1和图2对该传感器的工作原理进行说明。

将所述传感器固定安装在旋翼的下方，所述组合光学镜头和两个光电二极管5构成两光通路区域，当某片桨叶8通过其中一个光通路区域时，会使光通路区域时光产生明暗变换，相应光电二极管5的感光面会捕捉到这种光明暗变化，从而产生光电流的变换，并转换成电压变化。参照图2，传感器感受的范围是以传感器为顶点的三角形区域，桨叶8横向穿过这个三角形的两条边，根据形成的脉冲时间间隔是可以确定桨叶8穿越三角形两条边的时间。当某片桨叶8升高时，此穿越时间必定增加，当桨叶8降低时，此穿越时间一定减少。根据上述的脉冲电信号，结合三角形法(旋翼传感器感受的范围是以传感器为顶点的三角形区域，桨叶8横向穿过这个三角形的两条边，根据形成的脉冲时间间隔是可以确定桨叶8穿越三角形两条边的时间)即可完成旋翼锥体测量，极大地提高了检测精度高；另外，所述传感器设备体积小、重量轻、无需专人操作，且易于使用维护，可广泛应用于航空测试技术领域。

进一步作为优选的实施方式，所述组合光学镜头与两个光电二极管5构成夹角为11°的光通路区域。

在传感器可感受的两个夹角为11°的区域中，当某片桨叶8与第一区域相交时，传感器输出第一个脉冲，当该片桨叶8与第二区域相交时，传感器输出第二个脉冲，当该片桨叶8离开第二区域时，传感器输出第三个脉冲，对于下一片桨叶8，依此类推，其输出波形如图3所示。

在图3中，旋翼轨迹传感器输出脉冲信号的时间参数t1、t2、t3、t4与桨叶8的位置关系如下：

t1表示第n片桨叶8与第一区域相交的时刻。

t2表示第n片桨叶8与第二区域相交的时刻。

t3表示第n片桨叶8离开第二区域相交的时刻。

t4表示第n+1片桨叶8与第一区域相交的时刻。

通过分析，我们得出下面三个时间参数：

t1-t2：桨叶8扫过传感器两个夹角为11°区域的时间。当桨叶8升高时，该时间增长，当桨叶8降低时，该时间缩短。该时间参数反应了桨叶8的挥舞高度(桨叶8的绝对挥舞量)，将其与基准桨叶8进行比较，可以得出旋翼的锥体数据。

t2-t3：桨叶8的弦向宽度扫过传感器第二区域的时间，由于桨叶8的弦向宽度是已知的，可以用来检查旋翼轨迹传感器的安装参数是否合适，如旋翼轨迹传感器的安装角度等等。

t1-t4：相邻两片桨叶8到达传感器第一区域的时间，与各片桨叶8的摆动大小相对应。因此，使用传感器可以测量桨叶8在旋转平面内的摆动量，这是频闪仪无法测量的参数。

进一步作为优选的实施方式，所述组合光学镜头包括保护玻璃1、消光环2、平凸透镜3和增透膜4，所述保护玻璃1安装在外壳的进光口处，所述消光环2安装在外壳的内壁上，所述平凸透镜3安装在外壳的出光口处，所述增透膜4贴在平凸透镜3的平面上。

通过保护玻璃1使光学镜头模块形成一个封闭空间，避免外部环境对光学镜头模块内部的组合光学镜头造成损坏。通过增透膜4增加需要的光线，为后面光电转换提供足够的光线，从而提高了检测的精准度。

进一步作为优选的实施方式，所述两个光电二极管5设置在平凸透镜3的下方。

进一步作为优选的实施方式，所述电路板6上还包括光电前置放大电路、二级放大电路、滤波整形电路和波形合成模块，所述光电二极管5依次通过光电前置放大电路、二级放大电路以及滤波整形电路与波形合成模块连接。

参照图4，当桨叶8遮挡光电二极管5的光通路时，对应光通路的光产生明暗变换，相应光电二极管5感光面感应这种变换，产生相应的变化的光电流。通过光电前置放大电路，将光电流的变化转换成相应的电压变化，再经过二级放大，后级滤波整形处理，得到相应的脉冲输出波形，然后通过波形合成，最后形成的脉冲输出信号。

进一步作为优选的实施方式，所述光学镜头模块可拆卸的安装在壳体7上。

考虑到光学镜头模块的环境密封工作环境要求，在狭小有限的壳体7空间里，划分为光学镜头模块和电路板6区域，由于光学镜头模块可拆卸，使传感器具有良好的可维护性、可拆卸性、可更换性，传感器内部结构避免出现杂乱的现象，布局紧凑同时减少了重量。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。