[发明专利]航空发动机滑油磨粒在线检测系统

说明书

本发明提供一种航空发动机滑油磨粒在线检测系统，包括位于上层的三维成像模块和位于下层的痕量金属分析模块；三维成像模块用于对油液磨粒检测区上的滑油样品进行照射并对其中的磨粒进行三维成像，痕量金属分析模块用于对样品池中的磨粒进行金属成分分析。油液磨粒检测区与样品池为串联连接，航空发动机中的滑油样品被蠕动泵送入磨粒成像检测区，再通过连接管道流入样品池，完成检测后滑油样品从样品池的出口流出。本发明减小了仪器体积，能同时实现颗粒三维尺寸和金属成分的测量，提高了检测灵敏度和设备稳定性。

技术领域

本发明涉及光谱仪器技术领域，特别涉及一种航空发动机滑油磨粒在线检测系统。

背景技术

航空发动机是飞机的关键部件，其内部构造复杂，在高温和高负荷的条件下容易产生部件磨损的问题，严重威胁航空发动机的运行安全。在飞机因机械原因发生的重大事故中，约40％由发动机故障所致，其中磨损引起的失效占80％以上。因此对航空发动机的额磨损状态进行实时检测，对加速航空发动机的研制及保障服役安全、避免灾难性安全事故具有重大意义。滑油在航空发动机中用以润滑、冷却和清洁发动机的轴承、齿轮等活动部件，当发动机发生磨损时，产生的磨粒会进入滑油系统，磨粒尺寸、形状及材料的成分含量等特征参数与磨损部位、磨损程度及磨损产生的方式密切相关。因此，航空发动机滑油检测是诊断和检测航空发动机磨损故障的重要手段，世界各国的研究人员研发了多种基于不同原理的滑油检测设备。

目前已有的油液检测仪器按照检测方式可分为在线式和离线式两类。在线式检测仪器主要是对滑油大颗粒的检测，且大多只能实现在线计数和尺寸检测功能，无法获得颗粒的三维形态信息；离线式检测仪器主要是采用以原子发射光谱法实现对滑油中小磨粒的成分检测，需要在发动机停车后方能进行取样检测，因此取样检测时间较长，仅能检测到发动机的早期故障隐患，但其体积较大且难以实现在线检测，很难及时发现故障隐患。获取信息不及时。所以，现有的滑油检测仪器功能单一，无法满足对服役中的飞行器磨损的多参数实时在线检测。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种航空发动机滑油磨粒在线检测系统，采用能实现静态相位调制的微光学元件组成的滑油磨粒三维成像模块和痕量金属分析模块实现航空滑油的多参数在线检测。其中滑油磨粒三维成像模块对滑油中大尺寸颗粒进行三维成像与重构，痕量金属分析模块分析小尺寸金属磨粒的种类和含量。本专利提出的方案减小了仪器体积，能同时实现颗粒三维尺寸和金属成分的测量，提高了检测灵敏度和设备稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种航空发动机滑油磨粒在线检测系统，包括位于上层的三维成像模块和位于下层的痕量金属分析模块；

所述三维成像模块用于对油液磨粒检测区上的滑油样品进行照射并对其中的磨粒进行三维成像，所述痕量金属分析模块用于对样品池中的磨粒进行金属成分分析；

所述油液磨粒检测区与所述样品池为串联连接，所述航空发动机中的滑油样品被蠕动泵送入所述磨粒成像检测区，再通过连接管道流入所述样品池，完成检测后所述滑油样品从样品池的出口流出。

优选地，所述三维成像模块包括：光源子模块、分束器、采样子模块、第一相位调制子模块和探测子模块；

所述光源子模块发出的平行光束入射至所述分束器被分为第一反射光束和第一透射光束；所述第一反射光束入射至采样子模块对所述磨粒成像检测区进行线形照明后得到带有所述待测滑油样品中磨粒信息样品光束原路返回至所述分束器；所述第一透射光束入射至第一相位调制子模块经过相位调制后形成参考光束原路返回至所述分束器；

所述样品光束和参考光束在所述分束器的出射位置处发生干涉后形成干涉光束入射至所述探测子模块得到干涉光谱信息。

优选地，所述痕量金属分析模块包括：石墨盘电极、石墨棒电极、光纤、第二准直镜、第二相位调制子模块和成像子模块；