基于葉尖定時和雙頻激光相位測距的葉尖間隙測量技術(shù).pdf

1、基于葉尖定時和雙頻激光相位測距的葉尖基于葉尖定時和雙頻激光相位測距的葉尖間隙測量技術(shù)間隙測量技術(shù)RotatingBladeTipClearanceMeasuringTechniqueUsingBladeTipTimingDualFrequencyLaserPhaseRanging學科專業(yè)：儀器科學與技術(shù)研究生：王凱指導教師：段發(fā)階教授天津大學精密儀器與光電子工程學院二零一三年十二月中文摘要中文摘要葉尖間隙是航空發(fā)動機、煙氣輪機、鼓風機和

2、汽輪機等重大裝備的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)葉片葉尖與發(fā)動機機匣之間的微小距離，是影響發(fā)動機健康運行、能耗效率的關(guān)鍵參數(shù)，因此其實時高精度檢測對旋轉(zhuǎn)機械的安全維護和隱患預警相當重要，而且是現(xiàn)階段制約大型旋轉(zhuǎn)機械葉尖間隙主動調(diào)控和發(fā)動機發(fā)展的主要瓶頸之一。在分析惡劣應(yīng)用條件和葉尖間隙主動調(diào)控對間隙測量技術(shù)提出的要求的基礎(chǔ)上，本文提出了基于葉尖定時的葉尖間隙測量方案，建立了系統(tǒng)測量模型。分析了各組成部分的設(shè)計要求，并詳細設(shè)計了基于葉尖定時的葉尖間隙測量系統(tǒng)

3、。深入分析了測量系統(tǒng)的誤差源，提出了測量系統(tǒng)的優(yōu)化方案，在已有實驗平臺上完成了測量系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和葉尖間隙測量實驗。最后，本文分析了雙頻激光相位測距的葉尖間隙測量技術(shù)的主要優(yōu)缺點，并針對其同頻串擾問題進行了優(yōu)化設(shè)計。主要工作包括下述四點：第一，簡要分析了激光三角法和光纖傳感技術(shù)的原理，在此基礎(chǔ)上，提出了葉尖定時的葉尖間隙測量技術(shù)。隨后，理論推導了測量系統(tǒng)的測量模型，并設(shè)計了各組成部分。采用葉尖到達信號的上升沿作為定時信號，從原理上克服了激光器

4、光源不穩(wěn)、不同葉片表面散射特性不同和旋轉(zhuǎn)設(shè)備內(nèi)部介質(zhì)變化導致的反射光強弱變化和漂移及某些電路參數(shù)變化導致的電信號幅值變化等諸多因素的對測量系統(tǒng)的影響，測量系統(tǒng)具有動態(tài)響應(yīng)速度快、抗電磁干擾能力強等優(yōu)點。第二，根據(jù)測量模型，系統(tǒng)地分析了基于葉尖定時原理的葉尖間隙測量系統(tǒng)的誤差源；在此基礎(chǔ)上，推導出測量系統(tǒng)的主要誤差因素，并提出了相應(yīng)的改進措施和技術(shù)方案，詳細地分析了該測量系統(tǒng)的精度潛力。第三，在已有實驗平臺和葉尖定時測振系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入