[实用新型]一种反馈式主动冷却的高温光纤叶尖定时传感器

说明书

本实用新型公开一种反馈式主动冷却的高温光纤叶尖定时传感器，包括传感器探头、温度数据采集模块、反馈控制模块和冷却气源，传感器探头由探头外壳、密封进气盖、光纤固定件、头部热电偶、中部热电偶、尾部热电偶及光纤束组成；光纤束由发射光纤和接收光纤组成，光纤束的一端安装于传感器探头顶部，另一端通过分岔转接头分为两路，发射光纤与接收光纤通过发射耦合器与接收耦合器接入叶尖定时测振系统；光纤束孔上固定有不锈钢软管，不锈钢软管通过分岔转接头与所述冷却气源连通；头部热电偶、中部热电偶、尾部热电偶分别设置于传感器探头的头部、中部以及尾部；所有热电偶的尾端通过连接线依次与温度数据采集模块、反馈控制模块和冷却气源连接。

技术领域

本实用新型属于旋转叶片非接触振动测量领域。具体是一种反馈式主动冷却的高温光纤叶尖定时传感器。

背景技术

航空发动机、汽轮机、压缩机、燃气轮机等大型旋转机械非接触叶片振动测量的应用日益广泛，基本测量原理是叶尖定时测振技术。为了满足发动机旋转叶片工作环境的需求，国内外学者研究开发了光纤式、电容式、电涡流式、微波式等不同类别传感器。其中光纤式叶尖定时传感器具有结构小巧、响应快、分辨力高、抗电磁兼容等优点，是目前应用最广的叶尖定时传感器。特别是在航空发动机高压级叶片监测领域，由于对传感器的响应时间、安装尺寸、分辨力等要求更高，光纤式叶尖定时传感器是最符合需求的，因而成为非接触叶片测振传感器的首选。光纤式叶尖定时传感器在工作过程中，测振系统发射光信号至传感器发射端，叶片扫过传感器探头，探头内的接收光纤(一般六根以上，组成接收光纤束)将反射光信号传输至传感器接收端，并送入测振系统进行光电转换。

要实现装机长期监测，光纤传感器需安装于静止的机匣上，当发动机工作时，机匣内部会充满高温高速的强烈气流，传感器探头内部的光纤暴露在高温气体环境中。由于发动机的旋转叶片工作在高温环境下，因此对非接触式测量所使用的光纤叶尖定时传感器提出了苛刻的要求。光纤叶尖定时传感器的探头直接安装在被测设备的静止机匣上，在高温高速气流的作用下，要求探头前端10mm长的范围内应具有与被测叶片相同的耐温性能，而普通的光纤传感器无法耐受如此高的温度，目前市面上采用普通塑料作为涂覆层材料的光纤耐热温度仅为650℃左右，即使采用聚酰亚胺作为涂覆层材料的光纤耐热温度也不超过650℃。此外，由于发动机工作时机匣内部的气压与温度是实时变化的，不同工况下的气压与温度有着较大的差距，光纤叶尖定时传感器必须适应各种工况下的气压与温度。因此，需要克服现有技术中的不足，提供一种能在高温环境下工作的高温光纤叶尖定时传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种反馈式主动冷却的高温光纤叶尖定时传感器，采用主动冷却的方式，保证其可在最高1200℃的外部温度下长时间工作，引入闭环反馈控制技术，保证其可在各种不同工况下的气压与温度下始终保持在耐温范围内，同时使用最小的气流量，以避免影响发动机的正常运行。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：