[发明专利]基于无线激光通信的旋转机械参数遥测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线激光通信技术领域，具体的说是一种基于无线激光通信的旋转机械参数遥测方法及系统。应用于航空发动机转子、直升机旋翼等高速旋转机械的高速参数遥测。

背景技术

在航空发动机等包含转动部件的机械装置的研究、设计及应用过程中，常需要测量温度、压力、疲劳应变等诸多参数，国内几个主要的航空发动机设计研究所、航空高等院校、燃气轮机生产厂家均先后提出对该种旋转机械特种测试技术的需求。旋转机械参数遥测系统的设计有两个关键技术，一个是数据传输技术，一个是电能传输技术，这里重点介绍前者，数据传输技术包括接触式和非接触式，传统的数据传输技术有以下缺点：

a)电刷式集流器等接触式测量方法，不能满足航空发动机、直升机旋翼等旋转机械在高速工况下的使用要求。

b)无线电等非接触测量方法，适合于高速旋转机械的参数测量，但频带有限，抗干扰能力差，不能满足航空发动机转子等的高速参数遥测。

无线激光通信是近年来出现的一种新兴技术，其原理是载波光信号通过大气作为传输信道完成点到点或点到多点的信息传输。该技术一般采用半导体激光器为光源，所构成的通信系统为无线数字通信系统，主要用于固定点使用。这种通信方式与无线电通信相比具有数据传输速率高、无电磁干扰及可靠性高等优点。随着技术的不断完善和新器件的不断出现，无线激光通信已成为当今信息技术的一大热门技术，其作用和地位已能和光纤通信、微波通信相提并论。

经对现有技术的文献检索发现，严后选等在《传感器与微系统》2006年第25卷第8期上发表了“旋转机械数据采集的无线数据传输技术研究”，文中自述在旋转条件下采用近距离红外通信技术实现了5.8Mbps的数据传输速率。这种方法和一般的无线电传输方法相比传输速率有所提升，但红外通信容易受到背景光的干扰，数据传输速率的提升空间也有限。中国专利公开号为：CN 101111754A，专利名称为：用于在旋转机械的旋转部分上测量的数据的无线数据传输的设备和方法，其特征在于采用蓝牙模块实现参数遥测。由于蓝牙模块采用的是射频通信，仍然有抗干扰能力差的缺点，并且蓝牙模块的通信速率也不够高，不能满足高速参数遥测的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，设计一种基于无线激光通信的旋转机械参数遥测系统，应用于航空发动机转子、直升机旋翼等高速旋转机械的高速参数遥测。

2、一种基于无线激光通信的旋转机械参数遥测方法，其特征是包括以下步骤：

(1)、在旋转机械的转子上，将遥测信号经串行化编码后，利用无线激光通信发射模块进行电光转换并发射信号；

(2)、安装在地面上的无线激光通信接收模块接收上述信号，并经转换后通过光纤接口输入计算机进行解码、分析。

一种基于无线激光通信的旋转机械参数遥测系统，其特征在于包括：

(1)发射端：包括安装于转子内的信号编码模块，安装于转子端面且其输入接口通过高速电缆与所述信号编码模块相连的无线激光通信发射模块；

(2)接收端：包括无线激光通信接收模块、与其相连用于将其接受的未经解码的遥测数据转换为可以驱动光纤发射模块的电信号的信号转接模块、光纤通信发射模块、光纤、计算机。

本发明的优点：

1)安装在转子轴心的无线激光通信发射模块体积、质量都较小，当转子高速旋转时产生的附件离心力小；此外，无线激光通信属于非接触的数据传输方法，这些特点使得本发明适用于高速旋转机械的参数遥测。

2)无线激光通信与无线电通信相比具有数据传输速率高、无电磁干扰及可靠性高等优点，其数据传输速率一般可达几百Mbps，因此本发明能够满足旋转机械的高速参数遥测需求。

附图说明：

附图1是本发明的结构框图。

附图2是无线激光通信发射模块的电路功能框图。

附图3是无线激光通信接收模块的电路功能框图。

附图4是信号转接模块的电路功能框图。

其中标号名称：1旋转机械转子，2无线激光通信发射模块，3无线激光通信接收模块，4信号转接模块，5光纤通信发射模块，6光纤，7计算机，8高速电缆，9信号编码模块。

具体实施方式：

图1为本发明的结构框图，包括转子1，无线激光通信发射模块2，无线激光接收模块3，信号转接模块4，光纤通信发射模块5，光纤6，带光纤接口的计算机7，高速电缆8及信号编码模块9等九个部分，下面结合本发明的技术方案详细介绍实施步骤：