[实用新型]发动机动静叶片轴向间隙光投影测量装置

说明书

本实用新型属于发动机检测领域，为通过应用针对实际情况设计的光路系统以及后续的信号处理模块，能够实现发动机动静叶片轴向间隙的实时动态测量。本实用新型采用的技术方案是，发动机动静叶片轴向间隙光投影测量装置，结构如下：光路系统模块：该模块需要一个发散角小于1°，光强均匀分布的强平行白光光源；面阵/线阵CCD信号采集模块：该模块包括面阵或线阵CCD传感器，CCD信号驱动模块、信号采集模块，加上合适参数的镜头，使光斑投影到线阵或面阵CCD上；计算机处理模块：用于控制动静叶片轴向间隙信号的采集，处理所采集的信号得到间隙测量值，并根据需求对数据进行分析存储显示。本实用新型主要应用于发动机检测场合。

技术领域

本实用新型属于发动机检测领域，是一种能够对大型机械动静叶片轴向间隙进行在线测量的方法。具体讲，涉及发动机动静叶片轴向间隙测量的光投影测量方法。

背景技术

在航空发动机、燃气轮机、汽轮机、烟气轮机等大型旋转机械中，叶片作为核心部件，其运行状态参数直接影响设备的工作性能及运行安全，传统的叶片检测主要集中在对大型旋转机械旋转叶片的叶尖间隙以及叶片振动的测量。随着发动机型号的不断迭代，尤其是涡轮发动机功率的不断提升，进入20世纪90年代之后，推重比为10.0一级的发动机已经广泛应用于三代、四代战机之上，21世纪的头20年内甚至有望出现推重比达到20.0的航空发动机。发动机推重比以及功率的上升无疑会使发动机轴向受到更为剧烈的反推力，由此动静叶片间的间隙情况也会有更为复杂的变化，如果有设计制造缺陷造成动静叶片受力发生摩擦将会造成不可估量的后果，此外动静叶片的轴向间隙还会影响到发动机的能耗以及燃油经济性。为降低航空发动机的能耗，减少发动机故障发生几率，保证大推力发动机的可靠性，动静叶片之间的轴向间隙的控制以及测量就想的尤为重要。

国内在动静叶片的轴向间隙实时动态检测领域尚且没有成熟的技术，为适应新时期发动机“高功率，大推力，低能耗”发展，进一步弥补国内发动机检测领域的空白，实现发动机多维度，全方面检测，有待研究一种对大型旋转机械动静叶片的轴向间隙的测量方法和测量系统。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型旨在提出一种基于光幕投影法的发动机动静叶片轴向间隙测量方法和测量系统。该方法通过应用针对实际情况设计的光路系统以及后续的信号处理模块，能够实现发动机动静叶片轴向间隙的实时动态测量。本实用新型采用的技术方案是，发动机动静叶片轴向间隙光投影测量装置，结构如下：

光路系统模块：该模块需要一个发散角小于1°，光强均匀分布的强平行白光光源，其中光斑大小要大于机匣开孔大小，机匣开孔直径也要大于动叶片与静叶片的间隙以及变化范围，透镜组或镜头使光斑在光电感应器件线阵/面阵CCD面上成像；

面阵/线阵CCD信号采集模块：该模块包括面阵或线阵CCD传感器，CCD信号驱动模块、信号采集模块，加上合适参数的镜头，使光斑投影到线阵或面阵CCD上，从而根据面阵或线阵CCD所接收的光斑宽度再根据光路系统的相关参数即可反算出实际光斑的宽度，根据光的直线传播原理，这个宽度即为动静叶片轴向间隙量值。

本实用新型的特点及有益效果是：

本实用新型采用光投影法测量大型旋转机械(如发动机)动静叶片间的轴向间隙，弥补了国内发动机检测领域的空白，符合国内发动机状态检测的新动向。

本实用新型具有如下优点：(1)本实用新型采用光投影法测量动静叶片轴向间隙，需要在机匣上开孔，但是不会和主要关注的发动机叶片运转状态接触，属于非接触性测量，对发动机内部叶片自身转动的影响较小，具有非接触，低介入的优点；(2)本实用新型采用光投影法并且运用线阵/面阵CCD作为光电感应器件，测量精度较高，理论上可达到微米级别，具体精度与实际传感器以及光路器件的选型以及实际安装情况相关。

附图说明：

图1示出本实用新型的简略测量安装结构示意图。

图2示出本实用新型系统总体结构示意框图。