[0001]
本发明涉及检测技术，适用于对高温截面振动状态检测，特别涉及一种针对微小型发动机高温截面振动状态的检测方法。
背景技术：
[0002]
微型飞行器凭借其体型优势能够完成许多大型飞行器不能完成的任务。作为微型飞行器关键技术之一的微型涡轮喷气发动机技术得到了大力发展，并已进入学术界和产业界的合作阶段，开发面向各种应用目标的产品。微型发动机的振动问题和大发动机的振动类似，但是，微型发动机有其自身的特点，微型涡轮喷气发动机转子转速远比常规发动机高，发动机转子、静子之间间隙又远比大发动机的小。
[0003]
利用仪器设备测量部件频率常见的锤击法需要用冲击力激振，当待测部件被众多零部件所包围时，利用该方法测量时需要进行拆卸反而更加麻烦。另一种频率测量方法是由扫频激振器、功率放大器、扫频信号源、振动频率测量分析仪、振动传感器等部件组成，主要通过激振扫频形式，让其工件产生共振，并通过拾取共振信号，得出其工件的固有频率。但是想在发动机试车状态测量部件的固有频率，上述方法因为其局限性、不能耐高温等缺点测量效果并不理想。
技术实现要素：
[0004]
为了减小传统接触式振动检测方法带来的检测误差，提出一种非接触式微小型发动机高温截面振动状态检测方法。通过观察微小型发动机高温截面粒子分布情况反应高温截面振动情况。避免了接触式检测方法对测量结果带来的误差，给出高温截面振动测试的新思路。
[0005]
本发明为解决上述技术问题，采用下技术方案：
[0006]
一种基于微观粒子分布的微小发高温截面振动测试方法，其步骤如下：
[0007]
(1)微小型发动机高温截面开窗设计
[0008]
基于微小型发动机的结构设计原理，选取涡轮段合适区域，在高温截面处进行开窗设计，利用高温透明材料取代微小型发动机外机匣开窗区域，以便后续激光粒子密度分析仪对内部粒子密度，速度分布进行信息采集；
[0009]
(2)振动传播过程中粒子密度的分布规律研究
[0010]
模拟发动机空气域振动情况，制作颗粒悬浮液体装入透明密闭容器，固定容器后敲击容器外壁，观察容器内颗粒分布情况；发动机试车时，利用多普勒粒子相位分析仪透过窗口分析发动机高温截面粒子分布情况；
[0011]
(3)粒子振动传播过程中光谱特性分析
[0012]
通过理论分析和实验研究，进一步确定振动传播过程中粒子密度分布的光谱特性，建立粒子振动的光谱特性模型；
[0013]
(4)通过粒子振动情况分析高温截面的振动
[0014]
在微小型发动机试车状态下，发动机高温截面内部振动剧烈，表现为内部空气域粒子的密度分布不均匀，速度分布不均匀，基于此原理，在微小型发动机在试车状态进行空气域粒子密度、速度分布采集，通过对空气域粒子的密度分布，速度分布特性与激光测振仪对微小型发动机的振动信号采集对比分析微小型发动机高温截面处振动情况。
[0015]
本发明相比传统振动检测方法有以下有益效果：
[0016]
1、相比于传统接触式振动检测方法，通过高温截面粒子振动情况可以更为精准的监测高温截面振动情况；
[0017]
2、微小型发动机在试车阶段高温截面温度较高，使用接触式检测方法较为困难，需要对其进行装置改进，通过观察粒子振动能够很好避免这种情况。
具体实施方式
[0018]
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0019]
一种基于微观粒子分布的微小发高温截面振动测试方法，其步骤如下：
[0020]
(1)微小型发动机高温截面开窗设计
[0021]
基于微小型发动机的结构设计原理，选取涡轮段合适区域，在高温截面处进行开窗设计，利用高温透明材料取代微小型发动机外机匣开窗区域，以便后续激光粒子密度分析仪对内部粒子密度，速度分布进行信息采集；
[0022]
(2)振动传播过程中粒子密度的分布规律研究
[0023]
模拟发动机空气域振动情况，制作颗粒悬浮液体装入透明密闭容器，固定容器后敲击容器外壁，观察容器内颗粒分布情况；发动机试车时，利用多普勒粒子相位分析仪透过窗口分析发动机高温截面粒子分布情况；
[0024]
(3)粒子振动传播过程中光谱特性分析
[0025]
通过理论分析和实验研究，进一步确定振动传播过程中粒子密度分布的光谱特性，建立粒子振动的光谱特性模型；
[0026]
(4)通过粒子振动情况分析高温截面的振动
[0027]
在微小型发动机试车状态下，发动机高温截面内部振动剧烈，表现为内部空气域粒子的密度分布不均匀，速度分布不均匀，基于此原理，在微小型发动机在试车状态进行空气域粒子密度、速度分布采集，通过对空气域粒子的密度分布，速度分布特性与激光测振仪对微小型发动机的振动信号采集对比分析微小型发动机高温截面处振动情况。
[0028]
实施例
[0029]
利用激光测振仪对微小型发动机的零部件进行结构振动测量，确定各部件固有频率。
[0030]
将微小型发动机进行零件组装，根据微小发的涡轮段具体位置，对高温截面选取合适尺寸进行开窗设置，以便后续多普勒粒子相位分析仪对高温截面振动情况采集。
[0031]
微小型发动机试车前，模拟发动机高温截面内空气域的粒子分布情况，制作带颗粒的悬浮液装入透明容器，敲击侧壁观察粒子的分布情况。
[0032]
进而进行微小发试车，利用多普勒粒子相位分析仪通过高温截面开窗采集高温截面试车时粒子分布图，与制作悬浮液粒子振动对比实验结果。
[0033]
为建立微小型发动机的微观粒子光谱特性图，采集发动机不同试车状态(冷车、慢
车、大车、慢车到大车、大车到慢车等)微小型发动机高温截面微观粒子图谱。
[0034]
利用激光测振仪对微小型航空发动机高温截面进行振动信息采集，将得到的振动信号与多普勒粒子相位分析仪采集到的微观粒子密度分布、速度分布进行对比分析。
[0035]
当发动机的各个部件发生振动时，部件之间的空气域也在振动，空气域部分的振动表现为空气域所含粒子的运动。从微观上分析，当产生不同频率振动时微观粒子产生不同幅度的振动，对应着产生不同的光谱。只要温度在绝对零度以上,粒子就始终处于运动中,这些粒子处于不平衡运动状态。当发动机工作时，空气域部分的粒子由于空气域的振动其空间位置会发生变化，若发动机连续工作，在空气域中，粒子会受相邻部件的振动影响而出现不均匀分布。多普勒相位分析仪可以观察微观粒子速度分布，密度分布。通过高温截面开窗技术可以方便多普勒粒子相位分析仪对内部粒子情况。因此，通过观察空气域中粒子的分布可以得知零部件的振动情况。不同振动频率下对应产生不同的光谱，以此分析微小型航空发动机高温截面振动情况。
[0036]
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。