善測（天津）科技有限公司位于天津市西青學府工業(yè)區(qū)，于 2015年 7 月份成立，公司注冊資本 500 萬，是一家集研發(fā)生產(chǎn)一體的高科技公司。公司提供旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測和健康管理。等產(chǎn)品和服務。

葉尖間隙是航空發(fā)動機、煙氣輪機、鼓風機和汽輪機等重大裝備的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)葉片葉尖與發(fā)動機機匣之間的微小距離，是影響發(fā)動機健康運行、能耗效率的關(guān)鍵參數(shù)，因此其實時檢測對旋轉(zhuǎn)機械的安全維護和隱患預警相當重要，而且是現(xiàn)階段制約大型旋轉(zhuǎn)機械葉尖間隙主動調(diào)控和發(fā)動機發(fā)展的主要瓶頸之一。在分析惡劣應用條件和葉尖間隙主動調(diào)控對間隙測量技術(shù)提出的要求的基礎(chǔ)上，本文提出了基于葉尖定時的葉尖間隙測量方案，建立了系統(tǒng)測量模型。分析了各組成部分的設計要求，并詳細設計了基于葉尖定時的葉尖間隙測量系統(tǒng)。（1）設計基于載頻跟蹤原理的信號處理電路方案，通過理論分析驗證抑制雜散電容引起的載頻漂移的可行性。

善測（天津）科技有限公司位于天津市西青學府工業(yè)區(qū)，于 2015年 7 月份成立，公司注冊資本 500 萬，是一家集研發(fā)生產(chǎn)一體的高科技公司。公司提供旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測和健康管理。等產(chǎn)品和服務。

葉尖間隙是影響發(fā)動機性能的重要參數(shù),旋轉(zhuǎn)葉片葉尖間隙在線實時檢測系統(tǒng)對航空發(fā)動機的有效、安全運行至關(guān)重要,也是近幾年國內(nèi)外研究的熱點?；趯鴥?nèi)外現(xiàn)狀的分析,本文對光纖法和電容法進行了詳細研究和論證。光纖法用于測量環(huán)境較好,溫度較低的壓氣機;電容法用于測量溫度較高的渦輪機高壓級。(4)提出了利用逆向渦流器減小葉尖泄漏流的方法,利用壓力面和葉頂面的壓力差將氣流從主流通道壓力面?zhèn)纫?在葉頂面以一定角度逆著葉尖泄漏流方向高速射出,從而減小泄漏流量并降低泄漏造成的葉輪損失。

本文建立了基于光線跟蹤理論的光纖傳感器的三維數(shù)學模型,結(jié)合實際工藝,設計出具有補償功能的四叉型光纖束傳感器;探索出一套適于測量環(huán)境的調(diào)頻電容式葉尖間隙測量的整體方案,采用混頻下變頻來提高測量系統(tǒng)靈敏度的方法。 本文的研究內(nèi)容主要有以下幾個方面: (1)建立了基于光線跟蹤理論的三維數(shù)學模型,用于分析光纖傳感器的受光特性以指導傳感器設計。 (2)設計了適于高轉(zhuǎn)速測量的四叉型光纖束式葉尖間隙傳感器,該傳感器對光源波動、葉尖表面反射特性,光纖傳光損耗,葉尖表面微傾斜引起的與傳感器端面夾角等影響因素有補償功能。經(jīng)過靜態(tài)實驗,證明了其工作的可靠性。 (3)根據(jù)渦輪機高壓級的測量環(huán)境,設計了長電纜單屏蔽的耐高溫電容傳感器,以及配套的調(diào)頻用高穩(wěn)定度的LC振蕩電路。 (4)電容傳感器長電纜引入的大空載電容,影響測量靈敏度和精度,設計了混頻下變頻電路,用于增大調(diào)頻信號的相對頻偏,以提高測量系統(tǒng)的靈敏度。然而,為了方便前期的調(diào)試工作,系統(tǒng)模擬部分的控制邏輯是由多個數(shù)字芯片搭建而成,當工作在高頻信號時,信號波形有一定失真,這直接導致電容兩端的電壓輸出值與理想值有一定差距。 (5)設計了基于鎖相環(huán)的鑒頻系統(tǒng),完成了對FM信號的解調(diào)。而經(jīng)過靜態(tài)實驗,驗證了電容傳感器及接口電路工作的可靠性。

葉尖間隙測量系統(tǒng)(BCMS)采用電容傳感器，用于高速旋轉(zhuǎn)葉片葉尖間隙參數(shù)的在線檢測，也可用于其他高速位移或間隙在線測量。系統(tǒng)基于電容調(diào)幅解調(diào)原理，傳感器安裝于靜止機匣上，感受葉片掃過時的電容變化并轉(zhuǎn)換為電壓輸出，經(jīng)采集模塊及軟件處理后還原實時間隙信息。雙路拍波信號的相位差只與包含葉尖間隙信息的光程差有關(guān),而與葉片特性、電磁環(huán)境干擾等無關(guān),從而提高測量精度,并可實現(xiàn)自標定(標定的基準單位是自身的拍波波長)。

在測量系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)上，在橫向上采用左右螺旋直線直線運動單元，縱向上采用雙直線運動單元，如此，可依據(jù)實際情況和需要，選用單個或雙個CCD攝像機進行測量。

數(shù)控機床反向間隙數(shù)值較小,對加工精度影響不大則不需要采取任何措施

在數(shù)控機床的進給傳動鏈中，聯(lián)軸器、滾珠絲桿、螺母副、軸承等均存在反間間隙。機床進給軸在換向運動的時候，在一定的角度內(nèi)，盡管絲桿轉(zhuǎn)動，但是絲桿螺母副還要等間隙消除以后才能帶動工作臺運動，這個間隙就是反向間隙。

對于采用半閉環(huán)控制的數(shù)控機床，反向間隙會影響到定位精度和重復定位精度。反向間隙數(shù)值較小，對加工精度影響不大則不需要采取任何措施；建立傳感器采樣點分布范圍DR這一函數(shù)對傳感器布局優(yōu)劣進行評價。 若數(shù)值過大，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯下降，加工精度明顯降低，尤其是曲線加工，會影響到尺寸公差和曲線的一致性，此時必須進行反向間隙的測定和補償。如在G01切削運動時，反向間隙會影響插補運動的精度，若偏差過大就會造成“圓不夠圓，方不夠方”的情形； 而在G00快速定位運動中，反向偏差影響機床的定位精度，使得鉆孔、鏜孔等孔加工時各孔間的位置精度降低。這就需要數(shù)控系統(tǒng)提供反向間隙補償功能，以便在加工過程中自動補償一些有規(guī)律的誤差，提高加工零件的精度。