[发明专利]基于声表面波标签的航空发动机扭矩检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种基于声表面波标签的航空发动机扭矩检测系统，其特征在于：所述航空发动机扭矩检测系统由4个声表面波标签和1个阅读器构成；

4个声表面波标签包括尺寸相同的第一标签、第二标签、第三标签和第四标签，每个标签的压电基底表面均有1个叉指换能器和m个反射栅，其中m≥3；通过对4个声表面波标签上所有反射栅数量与位置的整体拓扑结构进行优化设计，在标签尺寸、相邻反射栅距离递进放大倍数极限α、相邻反射栅距离最小极限β给定的前提下，不仅使4个声表面波标签具有相同的相位测量范围和测量精度，而且使所有反射栅对应的4m个回波脉冲信号在阅读器的接收链路进行时域压缩之后互相不重叠，以同时测量4m个回波脉冲信号的时延、相位，并且还使同一标签上相隔最远的反射栅距离达到最大，以提高扭矩检测的精度；

所述第一标签的压电基底表面的m个反射栅中，相邻反射栅之间的距离按照由小到大的排列顺序分别为L_{1_1}、L_{1_2}、…、L_{1_(m-1)}，则L_{1_2}/L_{1_1}α、L_{1_3}/L_{1_2}α、…、L_{1_(m-1)}/L_{1_(m-2)}α；相隔最远的两个反射栅之间的距离为L_{1_long}＝L_{1_1}+L_{1_2}+…+L_{1_(m-1)}；距离叉指换能器最远的反射栅为第一标签的编码反射栅；

所述第二标签的压电基底表面的m个反射栅中，相邻反射栅之间的距离按照由小到大的排列顺序分别为L_{2_1}、L_{2_2}、…、L_{2_(m-1)}，则L_{2_2}/L_{2_1}α、L_{2_3}/L_{2_2}α、…、L_{2_(m-1)}/L_{2_(m-2)}α；相隔最远的两个反射栅之间的距离为L_{2_long}＝L_{2_1}+L_{2_2}+…+L_{2_(m-1)}；距离叉指换能器最远的反射栅为第二标签的编码反射栅；

所述第三标签的压电基底表面的m个反射栅中，相邻反射栅之间的距离按照由小到大的排列顺序分别为L_{3_1}、L_{3_2}、…、L_{3_(m-1)}，则L_{3_2}/L_{3_1}α、L_{3_3}/L_{3_2}α、…、L_{3_(m-1)}/L_{3_(m-2)}α；相隔最远的两个反射栅之间的距离为L_{3_long}＝L_{3_1}+L_{3_2}+…+L_{3_(m-1)}；距离叉指换能器最远的反射栅为第三标签的编码反射栅；

所述第四标签的压电基底表面的m个反射栅中，相邻反射栅之间的距离按照由小到大的排列顺序分别为L_{4_1}、L_{4_2}、…、L_{4_(m-1)}，则L_{4_2}/L_{4_1}α、L_{4_3}/L_{4_2}α、…、L_{4_(m-1)}/L_{4_(m-2)}α；相隔最远的两个反射栅之间的距离为L_{4_long}＝L_{4_1}+L_{4_2}+…+L_{4_(m-1)}；距离叉指换能器最远的反射栅为第四标签的编码反射栅；

L_{1_1}＝L_{2_1}＝L_{3_1}＝L_{4_1}＝β，以保证4个声表面波标签具有相同的相位测量范围，并增大扭矩检测的量程；L_{1_long}＝L_{2_long}＝L_{3_long}＝L_{4_long}，以保证4个声表面波标签具有相同的相位测量精度；

4个声表面波标签上总共4m个反射栅中，与相应的叉指换能器的距离按照由小到大的排列顺序分别为L₁、L₂、…、L_4m，则相邻最近的两个反射栅之间的距离L_short＝min(L_n-L_n-1)≥β，其中2≤n≤4m；

4个声表面波标签的4个编码反射栅均采用脉冲时延编码方案；在航空发动机的扭矩检测范围以及环境温度变化范围以内，脉冲时延编码不会发生变化，从而具有校验功能，即根据扭矩检测系统对4个声表面波标签的编码反射栅进行解码的正确性来判断系统对航空发动机扭矩检测结果的可靠性。