[发明专利]一种旋转光纤测温系统

说明书

本发明公开了一种旋转光纤测温系统，涉及光纤测温技术领域，可广泛应用于例如航空发动机涡轮转子等高温部件实验旋转温度测量。该系统的实施包括转轴、待测旋转部件、光纤传感器组件、光滑环、解调器和信号采集单元等。本发明的旋转光纤测温系统中将多个测温探头串到一根传导光纤中，质量轻，测量精度高，不受电磁干扰，可以实现高转速稳定工作，是一种很有工程应用价值的测温技术。

技术领域

本发明属于光纤测温技术领域，涉及一种旋转光纤测温系统，特别适用于航空发动机涡轮转子部件实验的旋转测温。该系统主要由转轴、待测旋转部件、光纤传感器、光滑环、解调器和信号采集单元等部件来实现，能够满足例如现代高性能航空发动机对涡轮转子等高速旋转部件的温度测量需求。

背景技术

对于现代高性能航空发动机来说，由于转子工作转速较高，旋转状态下涡轮转子部件的温度测量难以实现。

目前，真实发动机状态下涡轮转子部件的温度测量还未能实现，更多研究集中在实验室环境下的模拟测量。在模拟实验过程中，旋转状态下的温度测量主要包括两种技术：第一，热电偶与滑环引电器组合。在转子上布置数根热电偶，通过滑环引电器将信号传出。该技术成本低，易实现。但是，受限于实验件结构尺寸和滑环引电器的通道数，测点数目相对较少。受限于热电偶在转子内部的安装与固定方式，工作转速一般较低，目前已实现的工作转速不超过1500rpm。第二，液晶与旋转拍照系统组合。该技术可以实现对温度场的测量，改进了第一种技术测点少的缺点。但是，受限于液晶工作温度和旋转拍照系统的工作环境，其测量温度较低，一般不超过60℃，工作转速也较低，一般不超过2000rpm。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和不足，本发明提出了一种旋转光纤测温系统，综合了上述两种现有技术的优点并改进了缺点，结构比较简单，工作转速和工作温度均有较大提升，可以满足例如航空发动机涡轮转子等高速旋转部件在实验时进行温度测量的需求，具有广泛的应用前景。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种旋转光纤测温系统，包括一转轴、一待测旋转部件、一光纤温度传感器组件、一光滑环、一解调器和一信号采集单元，其特征在于，

所述待测旋转部件同轴固定设置在所述转轴上，且所述待测旋转部件位于温度场中；

所述光纤温度传感器组件，包括一传导光纤和串联设置在所述传导光纤上的多个测温探头，各所述测温探头分布设置在所述待测旋转部件外表面的各测温点处，所述传导光纤的首端固定设置在所述待测旋转部件的外表面上，所述传导光纤的输出端依次穿过所述待测旋转部件和转轴内部的空心通道后引出并连接在所述光滑环上，且所述传导光纤在所述待测旋转部件的外表面上、以及在所述待测旋转部件和转轴内部的空心通道内的走线转弯半径应满足光信号正常传导的最小转弯半径；

所述光滑环包括转子部分和静子部分，所述光滑环的转子部分同轴固定设置在所述转轴的位于所述温度场外的末端，所述传导光纤的输出端连接在所述光滑环的转子部分上，所述光滑环的静子部分用以接收转子部分传导的光信号，从而实现光信号的动静转换；

所述解调器设置在所述光滑环的外部，所述光滑环的静子部分通过一输出线缆与所述解调器连接，从所述光滑环的静子部分输出的静止光信号进入所述解调器中解调；

所述信号采集单元设置在所述解调器的外部，并与所述解调器通信连接，所述解调器将解调的结果通过数字信号传输到所述信号采集单元，最终通过所述信号采集单元输出各所述测温点对应的温度参数。

优选地，所述传导光纤在所述待测旋转部件外表面采用蛇形走线方式、环形走线方式或其他走线方式。

优选地，所述光纤传感器组件中传导光纤和各测温探头粘接固定在所述待测旋转部件的外表面上。

进一步地，各粘接处的粘接力不低于1000N，粘接处耐温不低于300℃。