[发明专利]用于发动机的静电灰尘传感器

说明书

技术领域

本主题大体上涉及灰尘传感器，并且更具体而言，涉及用于发动机(如燃气涡轮发动机)的静电灰尘传感器。

背景技术

燃气涡轮发动机大体上包括按串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段以及排气区段。在操作中，空气进入压缩机区段的入口，其中一个或更多个轴向或离心压缩机逐渐地压缩空气直到其到达燃烧区段。燃料与压缩的空气混合并且在燃烧区段内焚烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送穿过限定在涡轮区段内的热气体路径，并且接着经由排气区段从涡轮区段排出。

在特定构造中，涡轮区段包括按串流顺序的高压(HP)涡轮和低压(LP)涡轮。HP涡轮和LP涡轮均包括各种可旋转涡轮构件(如涡轮转子叶片、转子盘以及固持器)，和各种静止涡轮构件(如定子导叶或喷嘴、涡轮护罩，以及发动机框架)。可旋转和静止的涡轮构件至少部分地限定穿过涡轮区段的热气体路径。在燃烧气体流动穿过热气体路径时，热能从燃烧气体传递至可旋转和静止的涡轮构件。

此类燃气涡轮发动机共同地在飞行器中采用。在飞行器的操作期间，发动机环境微粒和灰尘摄入水平为针对分析过程的关键输入，导致特定的逐个发动机动作。当前灰尘/微粒水平数据由陆基和遥感系统提供。此类数据具有暂时和特殊变化以及误差，由此使在飞行器的起飞和上升时的发动机条件的准确评估特别困难。在另一方面，如果传感器安装在发动机上，则此类传感器系统的电子设备典型地经由多个线缆和连接器连接于独立传感器。因此，布线的任何运动或振动可产生比经过传感器面的灰尘颗粒更多的信号，由此导致差信噪比。此外，常规发动机安装的系统可由于线缆和连接器的摩擦电和压电效应而经历问题。

因此，本公开涉及解决前面提到的问题的改进传感器系统。更具体而言，本公开涉及传感器系统，该传感器系统包括具有集成电子设备的一个或更多个改进的静电传感器，其更准确地检测发动机(如以上描述的燃气涡轮发动机)内的灰尘颗粒和/或微粒。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。

在一个方面中，本公开涉及一种用于检测发动机中(例如，飞行器发动机中)的灰尘的集成静电传感器。传感器包括具有感测面的外壳体、在外壳体内构造成邻近于感测面的电极，以及与电极一起构造的放大器。电极包含构造成在发动机内的带电灰尘颗粒流过感测面时移动的多个电子。因此，放大器构造成检测随电子移动变化的发动机的灰尘水平。静电传感器还包括构造在外壳体内并且电耦合于放大器的电路板。因此，电路板构造成将指示灰尘水平的一个或更多个信号发送至发动机的控制器。

在另一个方面中，本公开涉及一种用于发动机的静电传感器系统，传感器系统包括用于检测发动机中的灰尘的一个或更多个集成静电传感器。静电传感器中的各个包括具有感测面的外壳体、在外壳体内构造成邻近于感测面的电极，以及与电极一起构造的放大器。电极包含构造成在带电灰尘颗粒流过感测面时移动的多个电子。因此，放大器构造成检测随电子移动变化的灰尘水平。传感器中的各个还包括构造在外壳体内并且电耦合于放大器的电路板。因此，传感器系统还包括控制器，其电耦合于电路板，以便从电路板接收一个或更多个灰尘信号。应当理解的是，传感器系统还可构造有如本文中描述的附加特征中的任一个。

在又一个方面中，本公开涉及一种用于检测发动机中(例如，飞行器发动机中)的灰尘的方法。该方法包括将集成静电传感器设在发动机的一个或更多个位置，其中静电传感器中的各个具有带感测面的外壳体以及外壳体内的内部电极和放大器。此外，电极邻近于感测面并且包括构造成在带电灰尘颗粒流过感测面时移动的多个电子。该方法还包括在灰尘流动路径中将各个传感器的感测面布置在一个或更多个位置处。因此，该方法还包括经由各个传感器的放大器确定随电子移动变化的发动机的灰尘水平。该方法的另一步骤包括响应于检测带电灰尘颗粒，经由构造在外壳体内的电路板生成指示灰尘水平的一个或更多个信号。应当理解的是，该方法还可包括如本文中描述的任何附加步骤和/或特征。

技术方案1. 一种用于检测发动机中的灰尘的集成静电传感器，所述传感器包括：

外壳体，其包括感测面；

电极，其在所述外壳体内构造成邻近于所述感测面，所述电极包括构造成在带电灰尘颗粒流过所述感测面时移动的多个电子；

放大器，其与所述电极一起构造，所述放大器构造成检测随所述电子移动变化的灰尘水平；以及

电路板，其构造在所述外壳体内并且电耦合于所述放大器，所述电路板构造成将指示所述灰尘水平的一个或更多个信号发送至所述发动机的控制器。