一种实时监测的叶尖间隙测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种实时监测的叶尖间隙测量方法，包括以下步骤：构建叶尖定时传感器；其中，叶尖定时传感器包括：半导体激光器、光隔离器、光纤传感器、光电探测器和电路板，所述半导体激光器连接光隔离器，光隔离器与光纤传感器之间采用光纤传输，所述光纤传感器与所述光电探测器之间采用光纤传输，所述光纤连接电路板；将三支叶尖定时传感器布局为三棱锥式，获取测头中心连线方向与叶片旋转方向夹角，通过夹角修正间隙值。传感器测头三棱锥布局方案可以实时获得传感器中心连线偏移角，可以获得可靠的、实时的监测数据，得到精确的叶尖间隙。该发明还能克服高速运行状态中叶片扭振对测量精度的影响，且对传感器安装定位要求不高，易于工程应用。
【专利说明】一种实时监测的叶尖间隙测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及叶尖间隙测量领域，尤其涉及一种实时监测的叶尖间隙测量方法。
【背景技术】
[0002] 作为航空发动机等重大装备的重要参数之一，旋转机械叶片的叶尖间隙在线测量 技术对此类装备的技术发展有相当重大的意义。若能够对叶尖间隙进行自动化、智能化控 制，就可以促使叶尖间隙保持最佳值，从而保障发动机维持最佳效率。
[0003] 对于旋转机械叶片叶尖间隙测量系统而言，测量精度是衡量其性能好坏和应用价 值的关键标准之一。而对于高速旋转机械的叶片叶尖间隙主动调控技术，现阶段的研宄瓶 颈主要在于如何获得可靠的、实时的监测数据。探寻实用化的传感器标定技术或算法，或者 设法实现传感器的自标定，使得标定与被测物无关，以提高测量系统的通用性和精度。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种实时监测的叶尖间隙测量方法，本发明通过将传感器测头三棱 锥布局以此实时获得传感器中心连线偏移角，实现系统高精度实时在线测量，从而修正间 隙值，得到精确的叶尖间隙，详见下文描述：
[0005] 一种实时监测的叶尖间隙测量方法，所述方法包括以下步骤：
[0006] 构建叶尖定时传感器；
[0007] 其中，所述叶尖定时传感器包括：半导体激光器、光隔离器、光纤传感器、光电探测 器和电路板，所述半导体激光器连接光隔离器，所述光隔离器与所述光纤传感器之间采用 光纤传输，所述光纤传感器与所述光电探测器之间采用光纤传输，所述光纤连接电路板；
[0008] 将三支叶尖定时传感器布局为三棱锥式，获取测头中心连线方向与叶片旋转方向 夹角e，通过夹角e修正间隙值。
[0009] 所述光纤传感器由发射端、接收端、Y型光纤束和测头组成。
[0010] 所述获取测头中心连线方向与叶片旋转方向夹角0，通过夹角0修正间隙值的 步骤具体为：
[0011] 将三支叶尖定时传感器布局为三棱锥式，叶尖扫过出射光斑的位置会形成一个三 角形；设三角形是边长为b的等边三角形，
[0012] 则在ACED':中有：
[0013] CDr^bcos(60° -0) =v(t2-t1)
[0014] 在ACFD'2中有：
[0015] CD，2=bcos0 =v(t3_t1)
[0016] 由以上方程便解出e值，转速同步传感器测到的转子切向速度为V，叶片经过定 时传感器出射光斑的时刻分别为1:2和13。
[0017] 本发明提供的技术方案的有益效果是：传感器测头三棱锥布局方案可以实时获得 传感器中心连线偏移角，可以获得可靠的、实时的监测数据，得到精确的叶尖间隙。该发明 还能克服高速运行状态中叶片扭振对测量精度的影响，且对传感器安装定位要求不高，易 于工程应用，可以满足实际应用的需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为传感器测头偏影响移不意图；
[0019] 图2为一种光纤束式叶尖定时传感器的结构示意图；
[0020] 图3为叶尖定时传感器三棱锥布局截面图。
[0021] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0022] 1 :半导体激光器； 2 :光隔离器；
[0023] 3:光纤传感器； 4:光电探测器；
[0024] 5 :电路板； 31 :Y型光纤束；
[0025] 32:测头。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0027] 将叶尖定时叶尖间隙测量系统的间隙理论公式（1)里的中括号打开可得公式 (2)：
【权利要求】
L一种实时监测的叶尖间隙测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 构建叶尖定时传感器； 其中，所述叶尖定时传感器包括：半导体激光器、光隔离器、光纤传感器、光电探测器和 电路板，所述半导体激光器连接光隔离器，所述光隔离器与所述光纤传感器之间采用光纤 传输，所述光纤传感器与所述光电探测器之间采用光纤传输，所述光纤连接电路板； 将三支叶尖定时传感器布局为三棱锥式，获取测头中心连线方向与叶片旋转方向夹角 0，通过夹角0修正间隙值。
2. 根据权利要求1所述的一种实时监测的叶尖间隙测量方法，其特征在于，所述光纤 传感器由发射端、接收端、Y型光纤束和测头组成。
3. 根据权利要求1所述的一种实时监测的叶尖间隙测量方法，其特征在于，所述获取 测头中心连线方向与叶片旋转方向夹角0，通过夹角0修正间隙值的步骤具体为： 将三支叶尖定时传感器布局为三棱锥式，叶尖扫过出射光斑的位置会形成一个三角 形；设三角形是边长为b的等边三角形， 则在ACED'1中有： CDr1=bcos(60° -0) =v(t2-t1) 在ACFD'2中有： CD' 2= bcos 0 = v (t 由以上方程便解出e值，转速同步传感器测到的转子切向速度为V，叶片经过定时传 感器出射光斑的时刻分别为ti、心和13。
【文档编号】G01B11/14GK104515474SQ201410768772
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】段发阶, 蒋佳佳, 郭浩天, 叶德超, 李杨宗, 王凯, 张继龙 申请人:天津大学