涡轮叶片三维叶尖间隙光纤检测系统

航空发动机涡轮叶片叶尖间隙呈三维变化特点,传统光纤式叶尖间隙检测系统的测量结果受维间耦合影响精度差,信息源单一。本文利用一种沿直角等腰三角排布的三路双圈同轴式光纤传感基元组成的传感探头,通过BP神经网络解耦方法,实现了从传感器输出到叶尖端面径向间隙、轴向倾角和周向倾角三维参量的解耦。设计加工三维测量光纤传感器和后续调理电路并对检测系统进行了静、动态实验验证。实验结果表明:该系统径向间隙静态测量的最大误差为47μm,标准差为10μm,轴向和周向倾角的静态测量最大误差分别为0.49°和2.32°,标准差分别为0.13°和0.36°。系统具有良好的重复性和可靠性,径向间隙的动态测量标准差小于18μm,轴向和周向倾角的动态测量标准差小0.2°和0.5°,能够满足航空发动机涡轮叶片叶尖间隙三维参量快速实时检测的需求。     

微波叶尖间隙传感器信号校准研究

利用微波雷达传感器测量叶尖间隙时,传感器存在信号泄露、背景回波叠加、电路元器件不平衡以及空间滤波效应等问题,根据这些问题的来源及影响机理,提出了一种具有环境适应性的传感器误差模型,通过将模型从空间域变换到频率域并优化误差提取算法,建立了一套提高传感器线性度、减小测距误差的校准方法。同时,选用小型24 GHz雷达传感器构建了模拟叶尖位移测量平台,使用该校准方法后,传感器线性度由±13.79%提高到±1.57%。拟合标准距离与测量值后,量程内最大测距误差下降到0.021 3 mm,最大标准差下降到0.019 7 mm。该方法有利于提高微波叶尖间隙测量精度。     

基于模型的涡轮叶尖间隙快速预测方法

针对发动机涡轮叶尖间隙变化预测需求,以涡轮叶尖间隙热控制法为研究对象,采用了一种简化的涡轮叶尖间隙计算模型,针对某型发动机高压涡轮的结构特点,分别建立了涡轮机匣、轮盘、叶片的计算模型。以发动机数学模型计算结果作为输入,对高压涡轮叶尖间隙变化进行了仿真计算,结果表明模型计算的涡轮叶尖间隙变化与实际工作过程相符,可在发动机初步方案设计阶段为叶尖间隙评估提供一种快速预测方法。     

叶尖凹槽对某燃气涡轮叶尖间隙流动影响的研究

采用数值模拟的方法研究了叶尖凹槽对某燃气涡轮性能及流场的影响,并对其作用机理进行了分析。结果表明:叶尖凹槽对涡轮性能的影响较小,可减小叶尖泄漏流流量并提高涡轮效率。相对平顶叶片,凹槽叶片涡轮效率最大可提高0.06%。在5%～30%叶尖凹槽高度范围内,凹槽高度越大,叶尖泄漏涡强度越小,涡轮效率提升越大;在60%～90%叶尖凹槽长度范围内,叶尖凹槽长度越长,叶尖泄漏涡强度先减小后增大,效率提升幅度也是先增大后减小。     

涡轮叶尖间隙损失模型的分析研究

这里基于CFD数值计算的结果,对5种工程上常用的涡轮叶尖间隙流动损失模型进行了全面的分析比较。数值结果表明,由于在建立模型时使用的实验数据的局限性,使得现有不同涡轮叶尖间隙损失模型之间的计算结果具有相当大的差异。对三种不同负荷大小的涡轮叶片预测结果及与CFD数值计算的结果对比说明,对于轻负荷涡轮叶片,目前所有损失模型预测结果是偏大的,而对于高负荷不考虑旋转因素的涡轮叶片,所有损失模型预测结果是偏小的,但对于考虑旋转因素的高负荷涡轮叶片,Ainley-Mathieson损失模型和Yaras损失模型的预测结果与数值计算结果比较接近。     

基于触发脉冲的涡轮机械叶尖间隙监测方法

针对电涡流传感器在进行叶尖监测时因带宽不足导致的欠采样问题,提出了一种基于触发脉冲的叶片健康监测方法。通过对传感器在不同叶尖相对位置的灵敏度进行标定,获得传感器灵敏度与传感器探头到叶尖的距离及与叶尖重合度的函数表达式。在监测过程中,将叶尖间隙与叶尖计时数据相融合,通过叶尖计时的方法得到在各个数据点的采集时刻,计算传感器探头与叶片的重合度,结合标定得到的函数表达式,可分析得出各个数据点对应的叶尖间隙值,并通过搭建的叶尖间隙监测实验台进行了实验验证。结果表明,较于峰值定位法,所提出的触发脉冲法有效地解决了因电涡流传感器带宽限制引起的欠采样问题,改善了高线速度下叶尖间隙的测量准确性,为基于电涡流传感器的叶尖间隙主动控制及叶片振动监测提供基础。     

叶尖间隙对轴流压气机近失速叶尖流动的影响

为研究动叶间隙大小对轴流压气机近失速叶尖流动的影响,以一台高亚声速一级半压气机级为研究对象,在设计间隙、小间隙及2个大间隙下进行定常三维数值模拟。计算结果表明,设计间隙下压气机喘振裕度最大,随着间隙增大,裕度近似呈线性降低,失速形式由动叶吸力面分离引起的"叶尖失速"转变为"泄漏涡堵塞失速"。大间隙情况下,叶尖前缘附近发出的泄漏流形成松散的涡系结构,诱导中部及尾缘附近泄漏流共同形成回流及大量二次泄漏,堵塞转子通道进口,引起失速的发生。     

叶尖定时信号趋势项自适应拟合

叶尖定时测量是航空发动机叶片振动监测关键技术,趋势项拟合作为定时信号预处理中的重要研究内容,是高精度叶片振动参数辨识的基础与前提。在航空发动机连续变工况运行条件下,当前趋势项拟合方法无法自适应调整拟合窗宽度,导致消除趋势项效果差,严重影响后续叶片振动分析。针对变工况条件下定时信号趋势项拟合难题,以相关系数作为趋势项拟合效果评价指标,提出趋势项自适应调节窗宽度拟合方法。采用航空发动机高压压气机叶尖定时试验数据进行验证,结果表明,所提方法由于能够自适应调节拟合窗宽度,可保证趋势项拟合效果最优,在满足有效去除趋势项的前提下能够完全保留原始振动信息,对实现高精度叶片振动参数辨识具有重要意义。     

电容式叶尖间隙测量系统标定技术

基于电容式叶尖间隙测量系统原理,对该系统标定方法进行讨论,设计了用于系统静态标定的标定台,并对标定中的误差进行了分析探讨.     

三维叶尖间隙光纤探头设计及输出特性研究

对航空发动机叶片三维叶尖间隙的动态检测可以间接拾取到叶片动态应变参数,获取更全面的叶片健康监测信息。双圈同轴光纤束由于其优良的抗电磁干扰、抗高温特性可以作为发动机叶片三维叶尖间隙动态检测的传感单元。依据双圈同轴光纤束三维位移输出特性模型,建立了3个双圈同轴光纤束基元组成结构的探头输出特性模型,分析了基元拓扑结构、基元间距、光源参数对探头耦合效应的影响,提出了航空发动机叶片三维叶尖间隙光纤测量探头的设计方案,并通过加工出的探头成品实验研究对检测探头输出特性模型进行了验证。     

微间隙焊缝磁光成像检测及跟踪方法

在激光对接焊过程中,必须精确检测焊缝位置并控制激光束始终对中焊缝。针对小于0.05 mm的微间隙对接焊缝,通过对焊件施加感应磁场,利用法拉第磁旋光原理构成磁光传感器,获取焊缝磁光图像。针对焊缝磁光图像,以焊缝磁光图像的灰度直方图为特征模版,研究一种基于均值漂移算法的激光焊焊缝检测与跟踪方法。通过均值漂移与粒子滤波相结合的算法,利用粒子滤波能够对图像大范围搜索目标的特点,实现焊缝全自动跟踪。同时,根据相似度Bhattacharyya系数对焊缝特征模版进行更新,提高焊缝跟踪精度。试验结果表明,利用均值漂移与粒子滤波相结合的算法能够从焊缝磁光图像中有效检测焊缝特征,实现焊缝的自动跟踪。     

基于改进DBNs的三维叶尖间隙叶片裂纹诊断方法

针对航空发动机结构复杂、干扰因素多、叶片裂纹特征提取困难及难以精确诊断等问题,提出一种基于改进深度信念网络(deep belief networks,简称DBNs)的三维叶尖间隙叶片裂纹特征提取与诊断方法.首先,根据DBNs重构误差的传递规律,通过全局反向重构(global back-reconstruction,简称...     

飞行试验中的发动机叶尖间隙测量方法

对飞行试验中的航空发动机叶尖间隙测量方法进行探讨,分析了实际飞行中影响发动机叶尖间隙的因素,在此基础上对叶尖间隙测量的试飞方法进行了探讨。     

考虑叶尖间隙变化影响的高速旋转叶片监测技术研究

叶尖定时技术因其非接触性、全面监测性及低成本等众多突出优点使其成为当前高速旋转叶片在线监测领域中的研究热点,但传统基于电涡流传感器的叶尖定时测试中未考虑因叶尖间隙变化引起的叶片振动幅值测量误差,导致系统测量精度不足,测量结果中存在误差较大。针对该问题通过对叶尖间隙变化及脉冲响应的关系进行了实验研究,并在此基础上提出了一种提高基于电涡流传感器的叶尖定时系统测量精度的信号处理方法,通过耦合脉冲信号上升沿时刻与脉冲响应幅值来提高系统的测量精度。最后通过高速风机叶片进行了实验验证。结果表明,该方法在叶尖间隙波动的情况下可以保持较好的叶片振动测量精度。     

高精度微电容检测系统的设计

针对微弱电容信号检测的问题,设计了一种基于Pcap01芯片的高精度微电容检测系统。系统硬件主要由微电容测量芯片Pcap01、单片机MSP430最小系统以及供电电路组成。系统软件主要实现了微小电容采集、Pcap01与MSP430之间的SPI通讯以及通过RS485通讯将数据发送到上位机界面显示。实验证明,该系统测量电容的误差可以低至4.114 7 f F,具有精度高、抗干扰强等优点。     

电容式触觉传感器微电容检测电路设计

电容式触觉传感器在进行触觉压力检测时,传感器的电容变化值为pF和fF数量级,变化较快,难以准确检测。为了实现对电容式触觉传感器微弱电容的准确测量,分别采用电容数字转换芯片AD7746和运算放大电路设计了2种电容式触觉传感器微电容检测电路,然后分别对它们的性能指标进行实验对比测试。实验结果表明:选用AD7746芯片设计的微电容检测电路的性能指标优于运算放大器设计的微电容检测电路的性能指标,且电路简单、体积小、便于集成化,为电容式触觉传感器信号的读取提供参考。     

发动机叶尖间隙微波测量法的相位补偿

本文对发动机叶片叶尖间隙大小的微波测量方式进行相位补偿进行了研究。通过在微波探头端面加装环,采用线缆变温分离环形器泄露信号和探头+环的反射信号,得到较为干净的探头+环的反射信号作为参考信号,利用探头+环反射信号的相位变化补偿叶片信号的相位变化。本方案既能在实际的发动机实时叶尖间隙测量上实现,又能有效补偿线缆温度变化引起的叶片相位变化,有效提高叶尖间隙的测量精度,克服了测试过程中温度变化对测试精度的影响。     

电容层析成像中电容检测方法的分析比较

介绍了电容层析成像中常用的电容检测方法电荷转移法、交流法以及差分采样法.分别从电路结构和工作原理等方面分析比较了每种测量方法的优缺点及适用的场合.     

电容层析成像中电容检测方法的分析比较

介绍了电容层析成像中常用的电容检测方法:电荷转移法、交流法以及差分采样法.分别从电路结构和工作原理等方面分析比较了每种测量方法的优缺点及适用的场合.     

电容检测型微机械陀螺的信号检测电路

微弱输出信号的检测技术是微机械陀螺研制中的关键技术之一.提出了一种适用于电容检测型微机械陀螺的信号检测电路并分析了其对噪声的抑制能力.此电路用积分电路检测微小电容变化量,并进一步采用开关相敏解调电路对信号全波检测,能检测到aF量级的电容变化,可以实现陀螺0.05(°)/s的分辨率.