[发明专利]一种发动机叶尖间隙微波测试的温度补偿方法

说明书

本发明公开一种发动机叶尖间隙微波测试的温度补偿方法，通过在探头端面加装环，采用线缆变温分离环形器泄露信号和加环探头的反射信号，得到较为干净的探头+环的反射信号作为参考信号，利用加环探头反射信号的相位变化补偿叶片信号的相位变化。本发明既能在实际的发动机实时叶尖间隙测量上实现，又能有效补偿线缆温度变化引起的叶片相位变化，有效提高叶尖间隙的测量精度，克服了测试过程中温度变化对测试精度的影响。

技术领域

本发明涉及一种发动机叶尖间隙微波测试的温度补偿方法。

背景技术

发动机叶尖间隙微波测试系统是通过相位法测试发动机叶尖间隙距离，为了保证测试结果的精度，通常先需要通过静态叶尖间隙标定测试间隙，即在测试前通过对要测叶片进行静态标定产生间隙距离与微波相位信号大小关系表，正式测试过程中，采集实时微波相位信号大小变化（共振频率测量原理），并查表来得到叶尖间隙的距离变化。

例如美国Richard Grzybowski等人研制的燃气涡轮的微波叶尖间隙测量系统。该系统能用作燃气涡轮发动机的叶尖间隙测量、密封装置磨损测量以及主动叶尖间隙控制。

微波测量方法的优点有：

（1）传感器具有内在自校功能，不管温度变化和旋转叶片引起的磨损情况如何，它都能准确工作；

（2）这种新方法不受电缆振动及长度变化的影响；

（3）它不受燃油及其他发动机污染的影响，因为微波技术是基于共振频率测量原理，只有污染造成的适度损失值对它有影响。

微波叶尖间隙测量系统技术的重点，是一个在以TE011方式下激励的装满介质的圆柱形微波空腔谐振器为基础的探头。叶尖信号是通过叶尖离开空腔谐振器环路开口一端，且空腔谐振器正在传输工作时获得的，即只有在谐振时，信号从输入传向输出。接近空腔谐振器暴露端的涡轮叶片，在出现或离开时影响的正是这个谐振频率。在空腔谐振器前面没有叶尖时，产生最低的频率谐振；当叶尖正中对着空腔谐振器前面时，将产生最高的频率谐振。根据最高谐振频率和最低谐振频率的差值，就可得到叶尖和发动机封严件间的间隙。探针中的传感器具有约为24GHz的高频率谐振。该系统在测试时只有陶瓷材料直接暴露在燃气通道中，在有效运行时，设计温度可超过1093℉。

微波叶尖间隙测量系统中，信号采集部分主要包括环形器、线缆和探头，探头为微波探头，信号处理部分微波数据采集系统，具体由计算机及其测试软件构成，环形器和探头通过线缆连接，测试过程为信号源向发动机叶片发送信号，将探头对准发动机叶片尖端以获取其反射信号，反射信号经线缆传输到环形器。信号传输过程中主要的反射信号有环形器泄露、线缆、探头、叶片和叶根，相比其他反射信号，线缆信号比较弱，环形器泄露的信号包括环形器和线缆之间的反射信号，探头反射信号包括探头和线缆之前连接器的反射信号。

由于以往静态标定过程是在恒温（恒温箱）下进行，而微波测试线缆因本身的性能特点，在正式测试过程中，传输微波信号时温度变化对传输信号的相位有较大的影响，最后影响了测试结果的精度。

有鉴于此，本发明提出一种可提高测试精度的发动机叶间隙微波测试的温度补偿方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机叶尖间隙微波测试的温度补偿方法，通过在探头上加装环，补偿叶片信号的相位变化，以减小线缆的温度剧烈变化对叶尖间隙微波测试结果的影响，提高了测试精度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种发动机叶尖间隙微波测试的温度补偿方法，包括以下步骤：

步骤1、将微波探头安装于静态标定台上，使探头极化方向与叶片弯曲角度一致，在探头端面加装环；

步骤2、调整微动平台使探头安装有环的端面与叶尖之间保持一定的间隙；