[实用新型]一种发动机动应力信号遥测装置

说明书

本实用新型涉及一种发动机动应力信号遥测装置，包括多个分布在转子上的发射机、固定在转子上随转子一起旋转的发射天线、固定在静子上的接收天线、贴在发动机转子叶片上的应变片、功分器和接收机，所述的发射天线包括介质基板、地平面和多组不同工作频点的微带偶极子天线，每组微带偶极子天线包括位于微带馈线和辐射贴片，微带馈线用来给辐射贴片馈电，辐射贴片与微带馈线的长度设计成二分之一工作频点波长，两者的重叠区长度设计成四分之一工作频点波长；接收天线采用加载环天线结构。本实用新型可以防止通道间串扰和信道衰落。

技术领域

本实用新型涉及一种发动机动应力信号遥测装置。

背景技术

航空发动机、燃气轮机是国防领域飞机、舰船等重大关键设备的核心机械部件，其中，发动机动叶片工作在高温、高压、高转速等恶劣工况环境下，在日常生产运行过程中，叶片断裂故障尤为突出，一旦发生叶片断裂，会带来严重的经济损失和安全事故。在发动机实际工作状态下，受动叶片与轮盘的连接刚性、发动机离心力、内部温度以及气流力等因素影响，叶片在旋转状态下的动频(自振频率)与非旋转状态下的静频有所不同，因此通过测量发动机转子叶片的动应力信号可实时有效监测动叶片工作状态及运行安全。

一方面，发动机正常运转过程中处在高温、高压、高转速的工作状态，传统的接触式动应力信号测量系统采用滑环实现供电和数据传输，该方法寿命极低，对发动机结构进行了改动，极大增加发动机运行安全隐患。

另一方面，非接触式转子叶片动应力信号测量系统又称为发动机转子叶片动应力信号遥测系统。遥测是指将一定距离外被测对象的参数，经过感受、采集，通过传输媒介送到接收地点并进行解调、记录、处理的一种测量过程。非接触式数据实时传输系统可分为感应式、红外式和无线数字式。其中，感应式数据传输方式基于电磁耦合原理，其载波频率受到磁芯截止频率的限制，难以满足高速数据传输要求；红外式数据传输方式利用红外线作为载体，只适合近距离、小角度、无障碍场合的数据传输，且不适用于恶劣服役环境；无线数字式数据传输方式广泛应用于高速旋转无线通信系统，具有短距离低功耗的特点。

再一方面，发动机动应力信号遥测装置位于旋转体内的部分，其接收和发射模块随转轴转动，天线的辐射方向性会随轴做近似圆周的转动，因此，无线数据传输天线的设计需解决相对运动引起的“多普勒效应”和“阴影效应”，并防止通道间串扰和信道衰落。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型设计一种可以防止通道间串扰和信道衰落的发动机动应力信号遥测装置，本实用新型采用的无线数据传输天线，包括发射天线和接收天线两部分，适用于发动机转子件与静子件之间10mm以内近程的动应力信号数据传输。本实用新型的技术方案如下：

一种发动机动应力信号遥测装置，包括多个分布在转子上的发射机、固定在转子上随转子一起旋转的发射天线、固定在静子上的接收天线、贴在发动机转子叶片上的应变片、功分器和接收机，所述的发射天线包括介质基板、地平面和多组不同工作频点的微带偶极子天线，其特征在于，

每组微带偶极子天线包括位于微带馈线和辐射贴片，微带馈线用来给辐射贴片馈电，辐射贴片与微带馈线的长度设计成二分之一工作频点波长，两者的重叠区长度设计成四分之一工作频点波长；接收天线采用加载环天线结构，包括金属导体环、加载电阻和平面反射板，金属导体环为金属管结构，金属导体环分为两个半环，两个半环中间串联加载电阻，电阻阻值等于金属导体环的平均特征阻抗，两端是馈电端，平面反射板置于金属导体环的背后，用以提高天线在θ＝0方向的方向性系数，θ＝0方向为垂直于平面反射板，由平面反射板指向金属导体环的方向；金属导体环与平面反射板的间距设定为0.05≤d/λ≤0.2，其中d为平面反射板距金属导体环的距离，λ为接收天线工作频点的波长；

发射天线的各组微带偶极子天线通过传输线缆与发射机连接，接收天线通过差分双线与功分器连接，功分器与接收机连接，应变片测量的动应变信号由传输线缆传输给发射机，经发射机调制编码后，由发射天线发射，接收天线接收之后经功分器将信号分配给接收机的各个通道进行信号解码解调。