[发明专利]一种基于涡轮叶片成像的径向应变监测装置

权利要求书

1.一种基于涡轮叶片成像的径向应变监测装置，该装置包括：探针、驱动装置、CCD相机、安装法兰板、叶片转速传感器、成像及处理系统；所述安装法兰板用于将该应变监测装置安装于发动机外壁上；所述驱动装置驱动探针伸向涡轮叶片，探针顶部开口通过光路将涡轮叶片的光信号传播给CCD相机，CCD相机采集光信号传输给成像及处理系统；所述叶片转速传感器采集涡轮叶片的转速数据，并将该数据传输给成像及处理系统；

所述探针包括：外形为管状的外壳和设置于外壳内的光路组件；所述外壳分为两段：头段和尾段，头段位于发动机外部，尾段的一部分位于发动机内部，尾段上设置冷气入口，且冷气入口位于发动机外部；所述尾段末端开设有面朝发动机涡轮叶片的窗口；所述尾段内部设置一金属套筒，金属套筒一端开口成喇叭状，喇叭状边缘与探针外壳的头段内壁密封连接；所述光路组件包括：反射镜、保护窗片、聚焦镜M1、光阑、聚焦镜M2；所述反射镜位于外壳尾段末端的内部，45°角对着尾段末端开设的窗口，保护窗片位于金属套筒的末端，用于隔绝金属套筒内部空间和外壳尾段的内部空间；所述聚焦镜M1、聚焦镜M2位于金属套筒内部；所述光阑位于金属套筒喇叭状开口边缘与外壳头段的链接位置，所述光阑、聚焦镜M2位于外壳头部的内部，所述涡轮叶片的光信号经过反射镜反射后，依次通过保护窗片、聚焦镜M1、光阑、聚焦镜M2；所述涡轮叶片的光信号经过聚焦镜M2后被CCD相机接收。

2.如权利要求1所述的一种基于涡轮叶片成像的径向应变监测装置，其特征在于所述驱动装置包括：驱动电机、丝杆导轨、固定架，所述安装法兰板与发动机机匣相固定，所述驱动电机的输出轴连接丝杆导轨，丝杆导轨可转动；所述固定架与探针外壳相固定，固定架内部螺纹与丝杆导轨想配合，丝杆导轨转动使固定架直线运动，带动探针向发动机内的伸缩，所述驱动电机由成像及处理系统控制；在常温下，探针向发动机内的伸缩过程中，首先获取发动机叶片尖端边缘的图像，再获取发动机叶片根部的图像，选取一张叶片尖端边缘图像和叶片根部图像作为模板认为从叶片尖端边缘图像模板到叶片根部图像模板探针移动的距离为发动机叶片的初始长度；在高温下探针向发动机内的伸缩过程中，首先获得发动机叶片尖端边缘的图像，再获得发动机叶片根部的图像，将新获得的叶片尖端边缘图像与叶片尖端边缘图像模板进行匹配，计算得到最匹配的叶片尖端边缘图像，将新获得的叶片根部图像与叶片根部图像模板进行匹配，计算得到最匹配的叶片根部图像，计算最匹配的叶片尖端边缘图像与叶片根部图像之间探针移动的距离，为高温下发动机叶片的实时长度；采用发动机叶片的实时长度减去发动机叶片初始长度为发动机叶片的形变值。

3.如权利要求1所述的一种基于涡轮叶片成像的径向应变监测装置,其特征在于所述光路组件中反射镜为金属反射镜，保护窗片与聚焦镜M1的尺寸小于聚焦镜M2；所述聚焦镜M2的直径大于等于1英寸。

4.如权利要求1所述的一种基于涡轮叶片成像的径向应变监测装置,其特征在于所述探针外壳的尾段外径为14mm，其末端侧边开口大小为6mm，所述反射镜、聚焦镜M1、聚焦镜M2都采用BK7镜片，所述金属套筒与探针外壳存在1mm间距。

5.如权利要求3所述的一种基于涡轮叶片成像的径向应变监测装置,其特征在于所述金属反射镜采用镍基合金材料。