[发明专利]航空发动机叶片叶尖振幅测量用光纤传感器夹头

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种航空发动机叶片叶尖振幅测量用光纤传感器夹头。

背景技术

在航空发动机中，光纤传感器多用于测量其中风扇叶片和压气机叶片叶尖的振幅，叶片叶尖振幅测量又称为非接触式叶片振动测量，当前国内外主要采用叶尖定时技术(BTT，BladeTip Timing)来进行叶片的叶尖振幅测量。在非接触式测量方法中，通过将光纤传感器安装在相对静止的机匣上，被测叶片与测量传感器之间不发生接触，利用光纤传感器采集和传输出的激光信号，感受叶片的到达时间。由于叶片振动，使得光纤传感器测量到叶片的到达时间会超前或滞后，通过不同的叶尖定时处理算法对该时间序列进行处理，即获得叶片的振动幅值和相位信息，再通过事先测定的叶尖振幅与振动应力的标定关系，获得叶片工作过程中的振动应力分布和振型。叶尖振幅测量可以为叶片工作状态的有效监测和故障(共振、颤振等)特征的有效识别提供依据。

由上可知，光纤传感器的安装决定着其对叶片振动测量的准确性。现有技术中，对于光纤传感器的安装多通过沿着机匣的周向不均匀布置几只光纤传感器来测量叶片的叶尖振幅。

光纤传感器在航空发动机机匣上的工作环境恶劣，易受振动、气流冲击等因素影响。尤其是在测试过程中，如果光纤传感器发生松动会使测试信号失真，如果光纤传感器发生脱落，脱落的光纤传感器会落入机匣内打坏工作中的叶片，引起严重的事故。

另一方面发动机机匣外部管路多，布置复杂。安装光纤传感器时，光纤传感器离叶尖的距离一般为3～5mm，既要保证其安装牢固可靠，又要确保光纤传感器到叶尖的距离在要求范围内。这对操作空间狭小的机匣表面来说，现有的实现方式有明显不足之处。

现有航空发动机中光纤传感器一般是首先将一中心开圆柱通孔的夹头螺栓，通过扳手将夹头螺栓拧紧在机匣上，其次将光纤传感器插入夹头螺栓通孔中后，同时在夹头螺栓上端开槽，通过两个M2的小螺栓将开槽部分拉紧。从而将光纤传感器固定在开孔夹头螺栓上，

将光纤传感器插入通孔时，仅能通过手动控制光纤传感器插入的深度，以确保光纤传感器头部到叶尖的距离在3～5mm，而无法精确控制该段距离，将增大检测结果的误差，造成航空发动机使用过程中的不安全隐患增大。且手动调整光纤传感器插入中心圆柱通孔的深度很难把握，操作麻烦且难以准确定位。由于所用M2小螺栓的强度不够，因此夹头螺栓开槽部分的拉紧度较低，使得光纤传感器有松动、脱落的危险。而且航空发动机机匣上操作空间有限，不方便使用起子拧紧M2小螺栓。因此，现有的光纤传感器固定方式，安装复杂，操作不方便，费时又费力，且稳定性不高，存在安全风险。

发明内容

本发明提供一种航空发动机叶片叶尖振幅测量用光纤传感器夹头，以解决现有技术中光纤传感器难以准确牢固的固定在航空发动机机匣内的技术问题。

根据本发明提供了一种航空发动机叶片叶尖振幅测量用光纤传感器夹头，光纤传感器夹头夹头安装于航空发动机机匣上，光纤传感器夹头包括夹头本体和夹紧螺帽，夹头本体沿其轴向贯通开设用于插设光纤传感器的安装孔；夹紧螺帽固定安装于夹头本体的第二端上，夹紧螺帽与夹头本体的相接面为圆台斜面，圆台斜面为从夹头本体中部向夹头本体第二端回缩形成；夹头本体的第二端侧壁上设有用于在圆台斜面的挤压下向夹头本体的中心线方向倾斜的对开槽，对开槽沿夹头本体轴向在夹头本体内延伸形成。

进一步地，对开槽的槽底为圆弧槽面。

进一步地，圆台斜面包括分别设置于夹头本体与夹紧螺帽配合面上的固定斜面和螺帽斜面，螺帽斜面从夹紧螺帽的第一端向夹紧螺帽的中部回缩，夹紧螺帽的中部至其第二端为圆筒面；固定斜面为从夹头本体的中部向夹紧螺帽的中部回缩形成，对开槽的外壁上设置与圆筒面配合的安装面。

进一步地，沿光纤传感器的一端没入安装孔中。

进一步地，安装孔包括第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔与第二安装孔相贯通，第一安装孔的孔径大于第二安装孔。

进一步地，第一安装孔和第二安装孔的相接处设有台阶面，光纤传感器的端面抵接于台阶面上。

进一步地，夹头本体的第一端外壁上设有用于将夹头本体安装于机匣上的第一螺纹。

进一步地，夹头本体的外壁上设有用于抵接于机匣上的固定凸环。

进一步地，夹头本体的第二端外壁上设置与夹紧螺帽相配合的第二螺纹，第二螺纹设置于对开槽的外壁上。

进一步地，夹紧螺帽的一端外壁截面为六角形；夹头本体的第二端端面上开设有扳手孔，扳手孔沿夹头本体的轴向延伸，扳手孔的截面为六角形。

本发明具有以下有益效果：