[实用新型]一种基于TDLAS的机载燃油箱油气比测量装置

说明书

本实用新型公开了一种基于TDLAS的飞机燃油箱油气比测量装置,包括电源模块、气体检测模块、信号处理模块、数据显示模块和主控器；电源模块为气体检测模块、信号处理模块和数据显示模块供电；气体检测模块包括激光光源模块、待测环境模块、光电转换模块和控制电路模块，检测油箱气相空间温度和燃油蒸汽浓度，将光转换为电信号。信号处理模块，包括滤波模块和标定模块，实时采集气体检测模块电信号数据，利用谐波检测技术并计算得到燃油蒸汽浓度及油气比。数据显示模块用于实时显示油箱气相空间油气比数值。本实用新型能实时监测飞机燃油箱的可燃状态，以此为依据控制制冷装置的运行状态，达到按需惰化的目的。

技术领域

本实用新型涉及机载燃油箱油气比测量装置，尤其涉及一种基于TDLAS的机载燃油箱油气比测量装置。

背景技术

机载燃油箱的防火抑爆是极为重要的飞机安全问题。大量易燃易爆的燃油蒸汽混合物聚集在飞机油箱上部的气相空间，当混合气体的浓度达到可燃极限时，燃油蒸汽极易被点燃，进而引起严重的油箱燃爆事故。因此，机载油箱惰化技术是降低或消除燃油箱可燃性、提高燃油箱可靠性的有效手段。

燃烧爆炸有三个要素：点火源、燃料和氧气，去除三种要素中的任何一种即可实现机载燃油箱的惰化。波音公司研究显示，只需监测油箱气相空间温度和油气比就可以判断油箱的可燃状态，从而控制制冷装置运行和停止。然而目前并不存在油气比传感器，随着飞机高度变化，燃油中的气体会溶解和逸出，从而改变油箱上部空间中空气的碳氢物和氧气的含量，因此单纯检测碳氢物浓度并不能获取准确的油气比。

实用新型内容

实用新型目的：为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种实现实时测量氧气和碳氢物浓度、获取油气比数据的基于TDLAS技术的机载燃油箱油气比测量装置。

技术方案：本实用新型的机载燃油箱油气比测量装置，包括电源模块、气体检测模块、信号处理模块、数据显示模块和主控器；所述电源模块为气体检测模块、信号处理模块和数据显示模块供电；所述气体检测模块将燃油箱内待测气体浓度光信号转换为电信号；所述信号处理模块实时采集气体检测模块传输来的电信号，并转换为燃油箱内气相空间燃油蒸汽体积浓度、氧气体积浓度和油气比；所述数据显示模块，实时显示燃油蒸汽体积浓度、氧气体积浓度和油气比的数值；所述气体检测模块、信号处理模块和数据显示模块分别与主控器连接。

所述气体检测模块包括激光光源模块、待测环境模块、光电转换模块和控制电路模块，所述激光光源模块产生激光光束，流经待测环境模块被吸收后检测为光信号，光信号经光电转换模块转换成含有检测气体浓度信息的电信号后，实时传输到控制电路模块；电信号经控制电路模块处理后，传输给信号处理模块。

所述激光光源模块包括电流驱动模块、温度控制模块和激光器；所述温度控制模块实时调节激光器管芯的温度，电流驱动模块对激光器的电流控制；所述电流驱动模块和温度控制模块共同驱动激光器发射激光信号。

所述待测环境模块内部设有温度传感器和光电探测器；所述温度传感器监测待测环境温度，并将环境温度实时传输到控制电路模块；所述光电探测器吸收流经检测气体的激光光束。

所述控制电路模块包括前置放大器和锁相放大器；所述前置放大器将测量信号传输给锁相放大器，经锁相放大器处理后的数据传输给信号处理模块；信号处理模块根据采集到的信息计算得到燃油箱气相空间的燃油蒸汽体积浓度、气相空间的氧气体积浓度和油气比，并将含燃油蒸汽体积浓度、气相空间的氧气体积浓度和油气比的电信号传回主控器。

信号处理模块包括滤波模块和标定模块，所述滤波模块对控制电路模块传输来的电信号进行处理，所述标定模块对气体检测模块传输来的谐波信号进行零点和增益值校准。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：1、采用非接触的检测方式,避免了对油箱内部气相空间惰化环境的干扰，解决了接触式油气比传感器在油箱中容易被污损腐蚀、导致寿命短的问题；2、利用TDLAS的响应速度快和稳定性好的性能，实现油箱气相空间环境温度和油气比的实时、准确的监测。