[发明专利]基于孔探孔的旋转机械转速信号同步检测系统

说明书

提供一种基于孔探孔的旋转机械转速信号同步检测系统，其包括：反光特征，其用于设置于旋转机械的旋转构件；光纤‑孔探孔耦合调焦系统，其包括孔探孔配装结构件(500)、光纤‑孔探孔耦合机构(600)和物镜(800)，物镜安装在孔探孔配装结构件内或安装于光纤‑孔探孔耦合机构，孔探孔配装结构件能够配装于孔探孔内，光纤‑孔探孔耦合机构将光纤耦合到物镜；传输光纤组件(400)；光纤激光器(310)；以及光纤信号处理系统(320)。光纤激光器输出的激光经传输光纤组件入射到物镜，经物镜聚焦到反光特征上，反光特征反射的反射激光经传输光纤组件收集到光纤信号处理系统，光纤信号处理系统通过处理反射激光而获得旋转构件的转动信息。

技术领域

本发明涉及旋转机械检测领域，更为具体地，涉及旋转机械转速信号的同步检测系统。

背景技术

旋转机械，尤其是燃气涡轮发动机长时间工作在高转速、高速气流冲击的恶劣环境条件下，叶片等旋转部件在长期的交变载荷、高温氧化以及高速气流冲击等多种作用下，易产生高应力而导致疲劳损伤。

近年来，发展出了基于叶尖定时原理的非接触式燃气涡轮发动机叶片测振方法，这种检测方法需要外部提供一个同步的基准转轴信号。目前的同步基准转轴信号检测方法大多是需要在发动机机匣打孔或内部改装，改装工作复杂，改装部件在发动机流道内也存在脱落风险，容易打坏发动机，检测风险高。

因而，需要发展一种可以简便、可靠地用于同步基准转轴信号检测的方法。另外燃气涡轮发动机的在线平衡等其他工作场合也需要有简便、可靠的同步转速信号检测。

由于旋转机械的旋转部件易于发生故障，一般在燃气涡轮发动机等旋转机械机匣上会设置用于停机维护时使用的维护检查孔(即孔探孔)，发动机工作过程中用孔探孔堵头封堵上。为了减少维护时间，孔探孔堵头与孔探孔之间为自锁连接，可快速拆装。

发明内容

针对燃气涡轮发动机等旋转机械叶片叶尖定时测振以及其他对旋转机械转速同步信号检测的需要，本发明利用旋转机械的孔探孔，提出一种适用于旋转机械孔探孔的转速信号同步检测系统，耦合了孔探孔结构与激光输入、光学调焦、光学信号接收，用于实时探测旋转机械的同步转速信号，为旋转机械叶片叶尖定时测振等提供简便、可靠的同步转速信号。

提供一种基于孔探孔的旋转机械转速信号同步检测系统，其包括：

反光特征，其用于设置于所述旋转机械的旋转构件；

光纤-孔探孔耦合调焦系统，其包括孔探孔配装结构件、光纤-孔探孔耦合机构和物镜，所述物镜安装在所述孔探孔配装结构件内或安装于所述光纤-孔探孔耦合机构，所述孔探孔配装结构件能够配装于所述孔探孔内，所述光纤-孔探孔耦合机构将光纤耦合到所述物镜；

传输光纤组件；

光纤激光器；以及

光纤信号处理系统，

所述光纤激光器输出的激光经所述传输光纤组件入射到所述物镜，经所述物镜聚焦到所述反光特征上，所述反光特征反射所述激光而形成的反射激光经所述传输光纤组件收集到所述光纤信号处理系统，所述光纤信号处理系统通过处理所述反射激光而获得所述旋转构件的转动信息。

在至少一个实施方式中，所述反光特征为反光标志物，所述反光标志物设置于作为所述旋转构件的旋转轴使得：所述旋转轴每转一周所述反光标志物将反射一次入射激光，从而引起进入所述光纤信号处理系统的光强度变化。

在至少一个实施方式中，所述反光特征为安装于所述旋转构件的转子叶片，所述转子叶片与所述旋转构件的反光度不同，通过所述转子叶片和所述旋转构件在所述旋转构件的旋转中反射入射激光而引起进入所述光纤信号处理系统的光强度变化。