基于USB3.0的多通道叶尖间隙数据采集系统设计

动叶片与发动机机匣之间的叶尖间隙参数是反映航空发动机工作性能和运行安全的关键状态参数之一。多级多叶片叶尖间隙同时进行测量时，叶尖间隙测量数据量巨大，多通道数据快速处理与传输至关重要。设计了基于USB3.0的4通道叶尖间隙数据采集系统，提出了全采集和在板处理两种数据处理方法。利用FPGA高速并行处理多路ADC量化数据，通过USB3.0总线将预处理后数据传输至计算机，以进行数据后处理、显示与存储。通过实验验证了数据采集系统的有效性，USB3.0接口的数据传输带宽可达400 MB/s，系统理论上可扩展至32通道叶尖间隙信号输入。数据采集系统可同时满足叶尖间隙离线数据分析和实时在线监测的不同测量需求，设计方法在叶尖间隙测量工程应用方面具有重要意义。     

基于自适应滑动均值和小波阈值的叶尖间隙信号降噪方法

动叶片与发动机机匣之间的叶尖间隙参数是反映航空发动机工作性能和运行安全的关键状态参数之一.提高叶尖间隙信号信噪比是实现高精度叶尖间隙测量的关键,为此提出基于自适应滑动均值和小波阈值的混合叶尖间隙信号实时降噪方法.首先根据叶片转速等信息,估算叶尖间隙信号带宽大小,然后通过动态改变滑动均值滤波的滑动点数来实现自适应低通滤波...     

航空发动机转子叶尖间隙测量

简述了航空发动机转子叶尖间隙控制的意义及作用,转子叶尖间隙设计选择的依据.以某型风扇和某型高压压气机转子叶尖间隙测量为例,具体分析了间隙对性能的影响作用和变化规律,论证了间隙测试技术作为一种指导和验证手段在工程应用中的重要作用.     

基于AD7746的电容法间隙测量应用系统研究

为精确测量航空发动机部件间隙,针对电容法间隙测量进行了应用研究,重点设计了基于可编程电容—数字转换器AD7746的电容法间隙测量应用系统。采用驱动电缆法等措施,以减小寄生电容,提高抗干扰能力,并通过对AD7746内部可编程寄存器的补偿设置实现宽范围、高精度测量。该系统在自行设计的实验台架上进行多次实验,表明系统具有较好的线性度、重复性和较高的测量精度。最后,提出了电容法测量发动机叶尖间隙的方案。     

基于电容法的叶尖间隙测量准确度主要影响因素研究

航空发动机转子叶尖间隙是影响其性能和安全的重要参数.采用电容法进行叶尖间隙测量时,测量准确度的影响因素有很多,文中将其分为4大类、共计22条末端因素.通过现场调查、计算分析和试验验证的方式,对末端因素逐个按照标准进行了检查,确定了7条主要影响因素,并提出了解决方案,最终保证了电容法叶尖间隙测量的准确度.     

喷气发动机试验用的高速非接触式仪表

本文论述某些测量喷气发动机运转特性的高速非接触式仪表系统;内容包括有:测量叶片表面温度的光测高温计、测量叶尖间隙和振动的电容间隙计,以及测量叶片弯曲和扭转振动的光电子系统。此外,文章也指出使用这类仪表测量发动机的特性,以及使用常规的非接触装置方面的缺点。文章还介绍了发动机试验时所取得的实验数据,以及论述了进一步发展这类仪表的一些建议。     

航空发动机叶片丢失整机响应及安全性分析

为了研究航空发动机结构叶片丢失后整机响应与连接结构安全性,在瞬态显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA中建立了真实大涵道比涡扇发动机的全三维有限元模型,并开展了一个转动周期的仿真计算。结果表明:丢失叶片与包容机匣及追随叶片的撞击过程中,撞击力分别在叶尖首次撞击机匣、叶片根部受追随叶片撞击、叶根撞击包容机匣时出现峰值;风扇机匣与承力结构的位移和应力最大值区域随着丢失叶片运动而变化,且始终发生在丢失叶片同一方向上。前轴承和中轴承所受载荷较大,后轴承载荷较小,且随着发动机转动近似正弦曲线。前安装吊耳处位移最大,其次为推力杆前端,后吊耳处位移较小。     

光纤传感器在叶尖间隙测量中的应用

介绍了叶片叶尖间隙测量的目的与意义,并分析了传统的测量方法的优缺点.在此基础上,采用了基于光纤传感的叶尖间隙测量技术对叶片叶尖的间隙进行非接触测量.该方法采用三组接收光纤的强度调制型光纤传感器接收叶尖表面的散射光,此传感器既可以消除光源波动、叶尖表面反射率变化对测量结果的影响,也可以大大减小叶尖表面不平度对测量结果的影响.     

9.基于自适应滑动均值和小波阈值的叶尖间隙信号降噪方法

动叶片与发动机机匣之间的叶尖间隙参数是反映航空发动机工作性能和运行安全的关键状态参数之一。提高叶尖间隙信号信噪比是实现高精度叶尖间隙测量的关键,为此提出基于自适应滑动均值和小波阈值的混合叶尖间隙信号实时降噪方法。首先根据叶片转速等信息,估算叶尖间隙信号带宽大小,然后通过动态改变滑动均值滤波的滑动点数来实现自适应低通滤波,最后结合小波阈值降噪时频分析能力,进一步降低噪声干扰。通过仿真实验确定采用对db5小波基函数进行6层小波阈值分解.仿真结果表明该方法在各项降噪评价指标方面全面优于现有的有限脉冲响应和固定点滑动均值滤波方法。1000rpm~4000rpm转速范围内实际测试表明,该方法最大测量误差为16μｍ,有效提高叶尖间隙测量精度。     

基于FPGA的发动机叶片定位技术

发动机试验过程中,发动机的叶尖间隙测量、叶尖振幅测量、红外测叶片温场、发动机全景射线透视数字图像的动态拍摄等都需要实时准确地捕捉叶片位置信息.利用FPGA的“软件硬化”和超高速的特性,将复杂的信号滤波和叶片定位算法译成FPGA的硬核来实时精准地捕捉叶片位置切实可行.经过在若干型号发动机整机和部件试验中的使用,基于FPGA的发动机叶片定位技术都达到了试验所要求的功能和精度,完全满足目前航空发动机和燃气轮机试验过程中实时捕捉发动机叶片定位信号的要求.FPGA系统可重构性又提供了该技术在其他领域内应用的可拓展性.     

航空发动机叶尖间隙测试微波传感器设计与计算

设计了一种基于微带贴片天线原理的微波传感器,用于航空发动机的叶尖间隙测量与主动叶尖间隙控制.此传感器通过微波相位法行间隙距离的测量,不受发动机中燃油和污染影响,有很高的测量精度和稳定性.在理论分析的基础上,建立了工作在24 GHz左右的微波传感器模型,通过模拟计算得到了0.1～6 mm测试范围内最低灵敏度为0.5°/mm,验证了该设计的正确性.     

基于光纤技术的叶定时传感器的设计

叶片振动测量对航空发动机、电站涡轮机及各种压气机的强度设计和研究及安全监测非常重要，光纤传感器的出现，克服了传统感器的缺陷，为实时精确测量高速旋转叶片振动提供了可靠的保证，描述了工于光纤传感技术的叶尖定时传感器的设计及其性能。     

一种涡轮叶尖间隙主动控制系统的建模与仿真

为了提高现代航空发动机的性能,通过机械装置来控制(减小)涡轮叶尖间隙成为现在和未来的一个研究热点。在分析研究了航空发动机在不同工况下涡轮叶尖间隙的变化规律的基础上,提出了一种双闭环主动快速控制系统。进而,设计了一种可以控制非均匀叶尖间隙变化的作动装置,并对其进行了深入的数学建模分析。最后,分别通过PID和模糊PID两种控制器工作方式,对所设计的涡轮叶尖间隙主动快速控制系统的控制效果进行了仿真验证,结果表明,在起飞时段,PID控制曲线与模糊自适应PID控制曲线基本重合;但是在巡航、迅速减速、迅速加速、再次巡航时段,模糊自适应PID的控制效果要明显优于PID控制。     

基于ICT切片图像的航空发动机涡轮叶片壁厚检测

该文针对航空发动机中的涡轮叶片的检测问题,研究了基于ICT切片图像的叶片壁厚测量方法。该方法主要在关键点选取上进行了较好的筛选,并对结果进行了拟合。实验结果表明,采用该测量方法可以保证检测误差小,测量结果直观等特点。从而较好地满足了航空发动机中对叶片壁厚检测的要求。     

压气机转子叶片表面温度测试

介绍了一种应用于航空发动机旋转件表面的温度测量方法,即使用测温片完成某航空发动机压气机转子叶片的稳态温度测试.试验结果表明,传感器安装及引线可靠,且具有较高的测量精度.该方法可推广应用到其他相关领域.     

航空发动机转子扭转振动测试仪的研究

讨论了航空发动机扭转振动测量的特点及其对测量系统的要求,提出一种基于激光多普勒原理的新型航空发动机转子扭转振动测量方法,并分析了影响该方法测量精度的因素、测量范围,实验结果表明该测量方法能满足航空发动机转子扭转振动测量的要求。     

航空发动机叶片振动微波测量技术研究

对航空发动机叶片振动非接触式的微波测量方式与应变片测量方式进行了对比研究。通过分析应变片应力信号相关模型和算法反算出叶片振幅,并与微波测量结果进行了对比。在模拟叶片上,两种测量方式进行了对比实验,数据结果证明了这种非接触式测量方式的可行性和准确性。该测量方法还可用于其他的旋转叶片的振动测量和分析。     

测量叶尖间缝变化光纤传感器的研究

根据叶尖间隙测量的要求,设计了一种新型的光纤传感器。它采用了单光纤传光、多组光纤束接收散射光的结构。发射光纤位于中心,周围均布多组接收光纤,通过各组接收光纤光强的比值运算,消除了叶尖表面反射率变化对测量结果的影响,也可减小叶尖表面与传感器端面夹角给测量结果带来的影响。在转速同步传感器的配合下,该传感器可以实时测量所有叶片的叶尖间隙。当叶片转速在0~12000 r/min之间变化时,叶尖间隙的测量范围为0~3mm,测量精度为25μm。     

基于光纤技术的叶尖定时传感器的设计

叶片振动测量对航空发动机、电站涡轮机及各种压气机的强度设计和研究及安全监测非常重要。光纤传感器的出现 ,克服了传统传感器的缺陷 ,为实时精确测量高速旋转叶片振动提供了可靠的保证。描述了基于光纤传感技术的叶尖定时传感器的设计及其性能。     

涡轮叶尖间隙动态建模的LS-SVM方法

为了延长现代航空发动机的工作寿命,提高其工作性能及降低耗油率,叶尖间隙主动控制技术成为国内外的一个研究热点。叶尖间隙的动态建模是实现叶尖间隙主动控制的关键技术。为此,首先对涡轮叶尖间隙的变化机理进行初步分析,分析了涡轮叶尖间隙在温度、离心力及机动飞行下的变化规律,然后,研究了适用于叶尖间隙动态建模的最小二乘支持向量机方法。仿真结果表明:最小二乘支持向量机在叶尖间隙动态建模中具有良好的实用性及可靠性,即使叶尖间隙的动态变化存在严重非线性,也仍然有效。