[发明专利]一种用于多方向高速动态压力测量的多孔阵列光纤探针及其测量系统

说明书

本发明公开了一种用于多方向高速动态压力测量的多孔阵列光纤探针及其测量系统，探针包括探头、感压膜片、光纤固定装置和多根光纤；所述探头上端成型有锥形结构；所述光纤固定装置为柱体，其上端连接在探头下方；所述感压膜片安装在探头与光纤固定装置之间；所述光纤固定装置和探头的外表均封装有金属保护罩；光纤探针通过支架固定在发动机内壁上，光纤探针的光纤穿过支架与高速解调仪连接，形成测量系统；本发明能够进行多路多方向压力测量，且探针制作简单，体积较小，容易在测量高速动态压力的空间内部进行安装和调试，保证压力测量的准确性。

技术领域

本发明属于压力传感测量领域，具体涉及一种用于多方向高速动态压力测量的多孔阵列光纤探针及其测量系统。

背景技术

航空发动机内部流场的动态压力，是航空发动机研制过程中的重要性能表征参数，而动态压力的精确测量则是发动机气动结构与优化设计的重要依据。传统压力测量使用的是电学类传感器，存在高温上限不到600℃，无法将传感器安装在发动机高温高压环境中直接感受气体压力，常常配合多孔探针和引压管路将压力引出，在发动机外部使用电学类传感器进行测量，如图7所示。广泛使用的压力传感器因为承受不了不了高温，只能通过引压管进行测试，受感部的动态测量精度、响应速度都很难达到要求。具体的，具体的，多孔探针将待测空间中各个方向的气压收集并经过较长的引压管传输至压力传感器，在传输的过程中，沿着导压管温度会逐渐下降，温度降低会影响到压力的测量，导致测量的压力与实际压力之间会有较大的误差；气压从多孔探针经引压管传输至压力传感器需要较长的时间，使得压力传感器无法对待测空间内部压力进行实时测量。

因此，现有技术中需要一种能够解决上述问题的测量探针和测量系统。

发明内容

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种用于多方向高速动态压力测量的多孔阵列光纤探针，包括探头、感压膜片、光纤固定装置和多根光纤。

所述探头为柱体，其上端成型有锥形结构。所述锥形结构尖端上设置有通孔I。所述锥形结构的斜面上均布有若干个通孔II。若干个通孔II将通孔I包围。

所述光纤固定装置为柱体，其上端连接在探头下方。所述光纤固定装置端面中心设置有与通孔I相对应的光纤容纳通孔I。所述光纤固定装置端面上均布有与通孔II一一对应的若干个光纤容纳通孔II，若干个光纤容纳通孔II将光纤容纳通孔I包围。所述光纤容纳通孔I和光纤容纳通孔II上端均扩径，形成多个扩大孔。

所述感压膜片安装在探头与光纤固定装置之间。

所述光纤分别穿入在光纤容纳通孔II和纤容纳通孔I中。多跟所述光纤与感压膜片将多个扩大孔封闭，形成多个法珀腔。

所述光纤固定装置和探头的外表均封装有金属保护罩。

进一步，所述光纤通过耐高温材料固定在光纤固定装置中。

进一步，所述通孔I与通孔II孔径相同。所述光纤容纳通孔II与光纤容纳通孔I孔径相同。

进一步，本发明还公开一种用于多方向高速动态压力测量的多孔阵列光纤探针的测量系统，所述光纤探针通过支架固定在发动机内壁上。所述光纤探针的光纤穿过支架与高速解调仪连接。

测量时，发动机内部的高温高速动态气流吹向光纤探针，通过通孔I和通孔II传输至感压膜片。所述感压膜片受压，改变法珀腔腔长，感压膜片的反射光信号经过光纤传输至高速解调仪。所述高速解调仪解调后得到法珀腔的腔长信息，并将腔长信息转化为压力信息。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，探头的多孔设计能够进行多路多方向压力测量，且探针制作简单，体积较小，容易在测量高速动态压力的空间内部进行安装和调试；外界环境与感压膜片之间距离短，使得外界环境中压力变化与探针检测的压力变化同步，保证了探针能够对外界环境的压力进行实时监测，保证压力测量的准确性。

附图说明