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。

基于大頻差雙頻激光的旋轉(zhuǎn)葉片葉尖間隙測量技術(shù)

主要包括以下幾個部分:

(1)研究采用光纖光路結(jié)構(gòu)的拍波(雙頻激光的合成波)信號傳輸技術(shù),提出了基于大頻差雙頻激光的葉尖間隙測量新方法。受間隙泄漏流動影響,葉頂前緣由于邊界層較薄,換熱系數(shù)會較高,葉頂中部的泄漏流量較大,換熱系數(shù)也較高,而葉頂壓力面?zhèn)纫约拔γ鎮(zhèn)扔捎诜蛛x渦和泄漏渦核對壁面的擾動,換熱系數(shù)也會較高。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)。

 (2)深入分析了基于大頻差雙頻激光的葉尖間隙測量系統(tǒng)的誤差源并經(jīng)理論推導建立了誤差模型和影響機制。使用matlab工具驗證了誤差模型的正確性,指出影響系統(tǒng)測量精度的主要誤差因素,較系統(tǒng)地探索了該方法的測量精度潛力。

 (3)詳細設(shè)計并制作了整個測量系統(tǒng)的軟、硬件,形成較完整的系統(tǒng)樣機。該測量裝置實現(xiàn)了對發(fā)動機葉尖間隙的非接觸測量，且操作簡單，測量精度高。具體包括:1)雙路拍波光纖化、微型化光路系統(tǒng)搭建和光纖傳感器設(shè)計;2)電路系統(tǒng)設(shè)計、制板和調(diào)試,如APD高壓偏置電源電路、低噪聲微波級聯(lián)放大電路、本振電路、混頻電路;3)基于全相位FFT的數(shù)字相位檢測算法實現(xiàn),上位機程序及應用軟件編寫等。

 (4)設(shè)計并完成了系統(tǒng)各子模塊調(diào)試實驗和樣機聯(lián)調(diào)實驗,主要包括空間雙路比相實驗和單路光纖傳輸?shù)碾p路比相測距實驗。

葉尖有射流時射流孔后氣膜冷卻效率較高,而葉尖前緣、壓力面?zhèn)纫约扒熬壐浇奈γ鎮(zhèn)葰饽だ湫л^低,這些區(qū)域都是葉尖冷卻射流無法達到的區(qū)域。

葉尖間隙分離渦影響范圍較小,而泄漏渦的影響范圍能達到75%葉高以上的葉尖區(qū)域。交流數(shù)控可調(diào)激勵的高壓端連接放電探針，陰極通過電流測量轉(zhuǎn)換模塊連接轉(zhuǎn)子葉片的中心，電流測量轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)由數(shù)據(jù)處理模塊連接交流數(shù)控可調(diào)激勵的控制端，用以控制交流數(shù)控可調(diào)激勵的輸出電壓大小和有無。受間隙泄漏流動影響,葉頂前緣由于邊界層較薄,換熱系數(shù)會較高,葉頂中部的泄漏流量較大,換熱系數(shù)也較高,而葉頂壓力面?zhèn)纫约拔γ鎮(zhèn)扔捎诜蛛x渦和泄漏渦核對壁面的擾動,換熱系數(shù)也會較高。

葉尖間隙過大會降低發(fā)動機的工作效率,甚至引起發(fā)動機喘振,造成發(fā)動機損傷;間隙減小雖然能減少工作介質(zhì)泄露,提高工作效率,但是過小的葉尖間隙會導致葉尖與機閘相互磨損碰撞,進而影響發(fā)動機的安全性和可靠性,嚴重時會導致發(fā)動機損壞,造成大量的經(jīng)濟損失,甚至威脅到人身安全。研究了一套實用可行的基于葉尖定時傳感的異步振動和同步共振分析算法，包括異步和同步信號的分離，在現(xiàn)場實驗中成功探測到了葉片的同步共振信號，驗證了其可靠性，為后續(xù)整個系統(tǒng)的實時檢測打下了基礎(chǔ)。

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。本文以航空發(fā)動機渦輪葉尖間隙泄漏控制技術(shù)和冷卻技術(shù)為研究背景,深入研究間隙泄漏產(chǎn)生機制、葉尖幾何參數(shù)和流動參數(shù)對間隙流動換熱的影響規(guī)律。在后期的改進中,該部分控制電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、RAM的控制邏輯一樣應被設(shè)計在CPLD中,由此能大幅提高系統(tǒng)的檢測精度。