[发明专利]一种基于涡轮叶片成像的径向应变监测装置

摘要

本发明提供一种基于涡轮叶片成像的径向应变监测装置，涉及航空发动机涡轮转子叶片应力测量领域。探针的冷气吹扫装置的设计使冷气能够吹扫探针及反射镜面，确保了反射镜在高温下仍能保持低温状态，实现在高温下成像的功能。通过电机驱动伸缩式探针在叶片径向扫描，实现叶片的快速成像，而叶片转速传感器与电机驱动的定位传感器同时作用可以定位到叶片的具体位置。当扫描位置处于非叶片区域时，能够识别该区域为非叶片位置，从而实现叶片尺寸的计算。根据叶片在常温与高温下的尺寸变化的精确监测，实现叶片径向应变的实时监测。

主权项

1.一种基于涡轮叶片成像的径向应变监测装置，该装置包括：探针、驱动装置、CCD相机、安装法兰板、叶片转速传感器、成像及处理系统；所述安装法兰板用于将该应变监测装置安装于发动机外壁上；所述驱动装置驱动探针伸向涡轮叶片，探针顶部开口通过光路将涡轮叶片的光信号传播给CCD相机，CCD相机采集光信号传输给成像及处理系统；所述叶片转速传感器采集涡轮叶片的转速数据，并将该数据传输给成像及处理系统；所述探针包括：外形为管状的外壳和设置于外壳内的光路组件；所述外壳分为两段：头段和尾段，头段位于发动机外部，尾段的一部分位于发动机内部，尾段上设置冷气入口，且冷气入口位于发动机外部；所述尾段末端开设有面朝发动机涡轮叶片的窗口；所述尾段内部设置一金属套筒，金属套筒一端开口成喇叭状，喇叭状边缘与探针外壳的头段内壁密封连接；所述光路组件包括：反射镜、保护窗片、聚焦镜M1、光阑、聚焦镜M2；所述反射镜位于外壳尾段末端的内部，45°角对着尾段末端开设的窗口，保护窗片位于金属套筒的末端，用于隔绝金属套筒内部空间和外壳尾段的内部空间；所述聚焦镜M1、聚焦镜M2位于金属套筒内部；所述孔径光阑位于金属套筒喇叭状开口边缘与外壳头段的链接位置，所述光阑、聚焦镜M2位于外壳头部的内部，所述涡轮叶片的光信号经过反射镜反射后，依次通过保护窗片、聚焦镜M1、光阑、聚焦镜M2；所述涡轮叶片的光信号经过聚焦镜M2后被CCD相机接收。