[发明专利]一种基于光纤束探头的叶尖定时测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于光纤束探头的叶尖定时测量装置，其特征在于：包括叶片叶尖(1)、光源(2)、光纤束探头(3)、第一光纤合束器(4)、第二光纤合束器(5)、第一光纤损耗器(6)、第二光纤损耗器(7)、光纤耦合器(8)、光电探测器(9)；所述光纤束探头(3)是双圈同轴的光纤束探头，光纤束探头(3)包括发射光纤(31)、第一圈接收光纤(32)、第二圈接收光纤(33)；光源(2)发出的光进入光纤束探头(3)的发射光纤(31)，当叶尖扫过光纤束探头(3)时，发射光纤(31)发出的光经叶片叶尖(1)反射后被第一圈接收光纤(32)和第二圈接收光纤(33)接收，第一圈接收光纤(32)和第二圈接收光纤(33)接收的光分别通过第一光纤合束器(4)和第二光纤合束器(5)汇合到分别对应的一根光纤，根据总接收光功率随叶尖间隙的变化曲线，分别经过第一光纤损耗器(6)和第二光纤损耗器(7)调节耦合比，保证光纤束探头(3)的总接收光功率在一定间隙范围内恒定，两根光纤的光信号经过光纤耦合器(8)耦合到光电探测器(9)中，将光信号转化为电信号，得到叶尖定时信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤束探头的叶尖定时测量装置，其特征在于：所述发射光纤(31)、第一圈接收光纤(32)、第二圈接收光纤(33)的尺寸依次增大，且尺寸满足：确定第一圈接收光纤(32)的接收光功率极大值对应的叶尖间隙值，确定第二圈接收光纤(33)的接收光功率极大值对应的叶尖间隙值，使得光纤束探头(3)输出的总接收光功率在两个所述 叶尖间隙值范围内变化平缓。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤束探头的叶尖定时测量装置，其特征在于：第一光纤合束器(4)输入端光纤纤芯直径与第一圈接收光纤(32)的纤芯直径相同，第二光纤合束器(5)的输入端光纤纤芯直径与第二圈接收光纤(33)的纤芯直径相同。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤束探头的叶尖定时测量装置，其特征在于：第一光纤损耗器(6)输入端光纤纤芯直径与第一光纤合束器(4)输出端光纤纤芯直径相同，第二光纤损耗器(7)输入端光纤纤芯直径与第二光纤合束器(5)输出端光纤纤芯直径相同。

5.一种测量方法，包括权利要求1或2所述一种基于光纤束探头的叶尖定时测量装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：连接光路，打开光源，改变叶尖间隙，得到光纤束探头(3)的总接收光功率随叶尖间隙的变化曲线；

步骤二：根据步骤一得到的总接收光功率变化曲线，调节第一光纤损耗器(6)和第二光纤损耗器(7)，保证光纤束探头(3)的总接收光功率在一定间隙范围内恒定；

步骤三：在总接收光功率恒定的叶尖间隙区间内，安装固定光纤束探头(3)；

步骤四：启动电机，叶片旋转，光电探测器(9)实时采集光信号，得到高精度叶尖定时信号。