一种用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置

本发明涉及发动机关键参数测量与状态监测，特别是涉及一种用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置。

背景技术：

1、在航空发动机转子部件结构优化设计、性能提升和安全寿命管理中，需要测量温度、压力、疲劳应变等诸多参数。传统的接触式测量难以满足在这样高温、高旋转及强振动等恶劣工况条件下使用，因此在这些情况下一般都采用小型近距离遥测系统进行间接测量。遥测是指将一定距离外的被对象的测参量值，传送到一定距离的遥测终端站，从而实现一定距离测量的技术。目前，使用最为广泛光电传输方式是红外无线数据传输，红外无线数据传输具有体积小、功率低等特点，但由于它对心困难，使用寿命有限，不易在发动机核心部件中使用。同时在供电方面，传统的电池供电电能有限，不能够持续对部件供电，并且体积大，提高了系统的设计难度。而导电滑环向旋转体上的遥测设备供电虽然结构简单，但在高速旋转的部件中使用滑环时，摩擦会产生大量的热量和较大的噪声，使导电滑环寿命大大缩短。

技术实现思路

1、本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案为：

3、一种用于发动机旋转部件温度测量的无线遥测系统，包括：遥测发射端和遥测接收端；所述遥测发射端设置在发动机旋转部件的轴端；

4、所述遥测发射端包括：

5、第一以太网数据交换模块，输入端与设置在发动机旋转部件上的传感器连接，用于接收汇总传感器采集的信息；

6、第一fpga模块，与所述第一以太网数据交换模块连接，用于对传感器采集到的信息进行串化处理；

7、第一光发射模块，与所述第一fpga模块连接，用于将所述第一fpga模块串化处理后的信息转化为激光信号，并发射；

8、所述遥测接收端包括：

9、第一光接收模块，设置在正对所述第一光发射模块的固定位置，用于接收第一光发射模块发射的激光信号，并对接收到的激光信号进行光电转化、信号放大和电平匹配处理，得到优化处理后信号；

10、第二光发射模块，用于将优化处理后信号进行转化后通过光纤发送；

11、第二光接收模块，用于接收通过光纤传输的激光信号，并对激光信号进行解调得到信息数据；

12、第二fpga模块，与所述第二光接收模块连接，用于将对解调得到的信息数据进行串化处理；

13、第二以太网数据交换模块，与所述第二fpga模块连接，用于汇总指定量的信息数据，并通过网络接口发送至上位机。

14、可选地，所述无线信号收发装置还包括：

15、充电发射模块，设置在所述遥测接收端上；所述充电发射模块包括依次连接的直流整流电路、单相全桥逆变电路和第一线圈；

16、充电接收模块，设置在所述第一光发射模块上；所述充电接收模块包括依次连接的第二线圈、全桥整流电路、开关稳压电路及可分离变压器；

17、所述第一线圈和所述第二线圈耦合设置形成所述可分离变压器的原边线圈和副边线圈。

18、可选地，所述无线信号收发装置还包括：第一pcb板和第二pcb板；所述第一pcb板通过三自由度可调支架固定；所述第二pcb板通过圆筒形工装安装于航空发动机转子旋转轴轴端；

19、所述遥测发射端设置在所述第一pcb板上；所述第一光接收模块设置在所述第二pcb板上；

20、所述第一pcb板上设置有作为第二线圈的螺旋线；所述第二pcb板上设置有作为第一线圈的螺旋线；

21、所述单相全桥逆变电路的输出端与所述第一pcb板上的螺旋线的两个端点相接；所述全桥整流电路的输入端与所述第二pcb板上的螺旋线的两个端点相接。

22、可选地，所述第一pcb板和所述第二pcb板均为圆形。

23、可选地，所述第一光发射模块设置在所述第一pcb板的圆心；所述第一光接收模块设置在所述第二pcb板的圆心；所述第一光发射模块位于发动机转轴轴心位置，所述第一光接收模块正对所述第一光发射模块。

24、可选地，所述第一pcb板和所述第二pcb板的直径均为100mm，板厚均为2mm，螺旋线的线宽均为1mm，线间距均为0.5mm，厚度均为210um，原副边螺旋线线圈的间隙为1mm。

25、可选地，所述第一光发射模块包括驱动电路和激光器；

26、所述驱动电路为专用激光驱动芯片，芯片内部集成自动功率控制电路，用于自动控制调制电流以使激光器的输出功率恒定；

27、所述激光器为半导体激光器。

28、可选地，所述第一光接收模块包括光电探测器、信号放大电路和电平匹配电路。

29、可选地，所述第二光发射模块的型号为nm344。

30、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

31、本发明提供了一种轴对称激光传输及无线供电一体化微型结构设计，解决高温、高旋、高振动环境下数据可靠获取与传输问题；采用轴对称光传输及无线供电一体化微型结构设计，无需调谐，内部静子与转子为感应式供电，数据传输采用光电技术，确保信号不受现场电磁干扰、不失真地进行传输。发射端的供电采用感应供电，这种供电装置体积较小，质量轻，能够传输的功率较大，适合在高速旋转的设施上使用。

技术特征：

1.一种用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置，其特征在于，所述无线信号收发装置包括：遥测发射端和遥测接收端；所述遥测发射端设置在发动机旋转部件的轴端；

2.根据权利要求1所述的用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置，其特征在于，所述无线信号收发装置还包括：

3.根据权利要求2所述的用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置，其特征在于，所述无线信号收发装置还包括：第一pcb板和第二pcb板；所述第一pcb板通过三自由度可调支架固定；所述第二pcb板通过圆筒形工装安装于航空发动机转子旋转轴轴端；

4.根据权利要求3所述的用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置，其特征在于，所述第一pcb板和所述第二pcb板均为圆形。

5.根据权利要求4所述的用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置，其特征在于，所述第一光发射模块设置在所述第一pcb板的圆心；所述第一光接收模块设置在所述第二pcb板的圆心；所述第一光发射模块位于发动机转轴轴心位置，所述第一光接收模块正对所述第一光发射模块。

6.根据权利要求3所述的用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置，其特征在于，所述第一pcb板和所述第二pcb板的直径均为100mm，板厚均为2mm，螺旋线的线宽均为1mm，线间距均为0.5mm，厚度均为210um，原副边螺旋线线圈的间隙为1mm。

7.根据权利要求1所述的用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置，其特征在于，所述第一光发射模块包括驱动电路和激光器；

8.根据权利要求1所述的用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置，其特征在于，所述第一光接收模块包括光电探测器、信号放大电路和电平匹配电路。

9.根据权利要求1所述的用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置，其特征在于，所述第二光发射模块的型号为nm344。

技术总结
本发明公开一种用于发动机旋转部件信息传输的无线信号收发装置，属于发动机监测领域，无线信号收发装置包括遥测发射端和遥测接收端，遥测发射端用于接收汇总传感器采集的信息，对传感器采集到的信息进行串化处理，将串化处理后的信息转化为激光信号并发射；遥测接收端用于接收第一光发射模块发射的激光信号，对接收到的激光信号进行光电转化、信号放大和电平匹配处理之后进行转化，得到激光信号，对激光信号进行解调得到信息数据，将信息数据进行串化处理，汇总指定量的信息数据，并通过网络接口发送至上位机。本发明可实现复杂恶劣环境发动机运动部件表面温度参数的无线读取，可以为旋转部件温度测量提供一种可靠的信号提取手段。

技术研发人员：谭秋林,马游春,熊继军,王鑫
受保护的技术使用者：中北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13