[发明专利]利用成像光纤带探头来监测叶片振动的方法和装置

权利要求书

1. 在包括叶片结构和包围该叶片结构的壳体的涡轮发动机中，所述叶片结构包括多个叶片和与所述叶片相关联的叶片尖端目标部分，一种用于监测叶片振动的叶片振动监测器包括：

光源；

照射管道，该照射管道具有透射端部，该透射端部用于定位为与壳体的内部部分相邻以用于将光源的图像投射到涡轮发动机中的叶片结构上，所述投射图像包括轴向伸长的投射图像；

处理器，用于处理来自叶片尖端目标部分的与叶片经过事件相对应的反射光图像；

成像管道，包括由光受体通道的阵列定义的受体端部，该受体端部被定位为与壳体的内部部分相邻以用于接收来自叶片尖端目标部分的反射光图像并且具有横向于叶片的运动路径的轴向部件；并且

所述处理器包括具有多个阵列部件的传感器阵列，所述阵列部件用于对与沿着轴向伸长的投射图像的位置相对应的光受体通道的位置进行成像，所述处理器在每个叶片经过事件期间识别叶片上的轴向位置。

2. 如在权利要求1中所述的叶片振动监测器，其中成像管道包括多个光纤，所述光纤定义光受体通道并且形成受体端部，并且成像管道定义被定位为与传感器阵列相邻的相对辐射端部。

3. 如在权利要求2中所述的叶片振动监测器，其中成像管道的辐射端部包括在数目和位置方面与受体端部处的光纤的相应端部具有一一对应的光纤端部。

4. 如在权利要求3中所述的叶片振动监测器，其中传感器阵列包括CCD阵列。

5. 如在权利要求2中所述的叶片振动监测器，其中成像管道的受体端部以由多个光纤所定义的狭窄矩形配置来形成。

6. 如在权利要求5中所述的叶片振动监测器，其中照射管道的透射端部包括多个光纤，所述光纤以狭窄矩形配置来形成并且被定位为与成像管道的受体端部的一侧相邻。

7. 如在权利要求6中所述的叶片振动监测器，包括柱面透镜，该柱面透镜用于将来自照射管道的透射端部的光聚焦到叶片尖端目标部分上并且用于将来自叶片尖端目标部分的光聚焦到成像管道的受体端部上。

8. 如在权利要求7中所述的叶片振动监测器，其中照射管道包括第一照射管道并且包括第二照射管道，该第二照射管道包括多个定义受体端部的光纤，该第二照射管道以与第一照射管道基本上相同的配置来形成。

9. 如在权利要求8中所述的叶片振动监测器，其中成像管道的受体端部被定位为夹在第一和第二照射管道的透射端部之间。

10. 在包括叶片结构和包围该叶片结构的壳体的涡轮发动机中，所述叶片结构包括多个具有叶片尖端目标部分的叶片并且被支承以用于旋转，一种提供叶片振动监测器的方法包括：

提供连接到光源的照射管道并且将光线发射到壳体中以定义来自照射管道的轴向伸长的图像；

使叶片尖端目标部分沿着行进路径经过与轴向伸长的投射图像相对应的位置并且在叶片尖端目标部分上的位置处形成反射光图像以定义叶片经过事件；

在由形成受体阵列的多个光纤所定义的成像管道的受体端部处接收反射光图像，所述反射光对应于在每个叶片尖端目标部分运动经过光线时沿着轴向伸长的投射图像的多个位置；

通过成像管道将反射光图像从受体阵列传送到成像管道的成像端部处的成像阵列；以及

将反射光图像从成像阵列成像到传感器阵列上以用于识别叶片尖端目标部分上的至少一个预定点的轴向和切向位置。

11. 如在权利要求10中所述的方法，包括使用从叶片结构的多次旋转中所识别的轴向和切向位置来确定每个叶片的轨道运动。

12. 如在权利要求10中所述的方法，其中至少一个预定点被识别为被定位为与叶片尖端目标部分的所感测的前缘或尾缘相距预定距离。

13. 如在权利要求10中所述的方法，其中成像管道的受体端部和成像端部被形成为基本上类似的矩形光学阵列，并且该方法包括：使叶片尖端目标部分沿着与轴向伸长的投射图像相对应的行进路径经过，以致使反射光图像沿着受体端部的长度扫描。

14. 如在权利要求13中所述的方法，其中传感器阵列包括CCD阵列，并且其中从成像阵列所提供的图像针对叶片尖端目标部分的每次经过包括CCD阵列上的扫描图像。