[发明专利]一种发动机动应力信号遥测装置

说明书

本发明涉及一种发动机动应力信号遥测装置，采用基于O‑OFDM调制方式的动叶片状态参数遥测数据传输方式。包括：位于转子的数据发送端，位于机匣内壁的数据接收端，其特征在于，数据发送端包括发送端FPGA芯片、数模转换芯片、第一标准信号源、第二标准信号源、布置在转子周向上的多个发光二极管；所述的第一和第二两个标准信号源输出的正弦信号频率，幅值相同，但相位相差九十度；数据接收端包括固定于机匣内壁的光接收器(PD)，接收端FPGA芯片，与第一标准信号源相同的第三标准信号源、与第二标准信号源相同的第四标准信号源，带通滤波器，低通滤波器，模数转换芯片。

技术领域

本发明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使用射频信号作为载体，在复杂电磁环境下误码率上升，且随着通道数增加，不同通道间的串扰难以避免。可见光通讯式传输方式具有数据传输速度快、耐电磁干扰、可拓展通道数多等特点。

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，其发射模块随轴转动，LED(发光二极管)发射光线的方向会随轴转动，因此，可见光通讯数据传输系统设计需解决相对运动引起的“多径效应”与“对正问题”，并防止通道间串扰和信道衰落。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是克服现有技术的不足，设计一种可以防止通道间串扰和多径问题的发动机动应力信号遥测装置，本发明采用的空间光通信方式，包括光发射模块和光接收模块两部分，适用于发动机转子件与定子件径向方向之间2m以内的动应力信号数据传输。技术方案如下：

一种发动机动应力信号遥测装置，采用基于O-OFDM调制方式的动叶片状态参数遥测数据传输方式。包括：位于转子的数据发送端，位于机匣内壁的数据接收端，其特征在于，数据发送端包括发送端FPGA 芯片、数模转换芯片、第一标准信号源、第二标准信号源、布置在转子周向上的多个发光二极管；所述的第一和第二两个标准信号源输出的正弦信号频率，幅值相同，但相位相差九十度；

数据接收端包括固定于机匣内壁的光接收器(PD)，接收端FPGA芯片，，与第一标准信号源相同的第三标准信号源、与第二标准信号源相同的第四标准信号源，带通滤波器，低通滤波器，模数转换芯片；

发送端FPGA芯片将需要传输的动应力信号数据依次进行扰码操作、信道编码、交织、调制，按照星座图的映射转化为两路数据传输，然后进行导频插入、快速傅里叶变换(IFFT)后，再将输出的数据加窗、加循环前缀，然后将两路数据的实部虚部分别与第一和第二两个标准信号源的输出信号相乘；将两路相乘后后的信号相加后送入数模转换模块进行数模转换，输出模拟信号，并通过发光二极管进行发送；