双圈同轴光纤束传感器三维空间输出特性研究

发布时间：2018-04-30 16:25

  本文选题：三维叶尖间隙 + 光纤位移传感器　； 参考：《振动.测试与诊断》2017年01期

【摘要】：针对航空发动机的实际故障特点,首先,分析了对航空发动机涡轮叶片三维叶尖间隙、包括叶尖表面径向间隙、轴向与周向倾角三维参数的变化信息进行光纤传感检测的需求;然后,针对拟采用的光纤传感器形式——双圈同轴光纤束传感器在反射面相对传感器端面存在径向间隙、空间倾角的情况下建立了三维空间输出调制函数模型,设计了接收光纤虚像端面与入射光斑的交叠面积补偿算法以及接收光纤虚像端面的平均光强修正算法;其次,对建立的传感器输出特性数学模型在反射面平行、仅存在轴向倾角、轴向周向均存在倾角这3种情况下分别进行了仿真计算,并与相同探头参数下的实验结果进行了对比分析;最后,对不同光纤传感器参数下的输出特性进行了仿真。结果表明,新建立的双圈同轴光纤束传感器三维空间输出特性数学模型不仅从理论角度还原出了传感器在反射面三维空间参数变化下的输出特性,还能指导不同三维空间位移测量应用下的光纤传感探头设计工作。
[Abstract]:According to the actual fault characteristics of aero-engine, firstly, the requirement of optical fiber sensing detection for the change information of three-dimensional tip clearance of turbine blade, including radial clearance of blade tip surface, axial and circumferential inclination angle, is analyzed. Then, a three-dimensional spatial output modulation function model is established for the proposed optical fiber sensor form-double ring coaxial optical fiber beam sensor with radial gap and spatial inclination when the reflector is opposite to the sensor's end surface. The overlapping area compensation algorithm of the receiving fiber virtual image end face and the incident spot and the average light intensity correction algorithm of the receiving fiber virtual image end face are designed. Secondly, the mathematical model of the output characteristics of the sensor is parallel to the reflection surface. In the case of only axial inclination angle and axial circumferential inclination angle, the simulation results are calculated and compared with the experimental results under the same probe parameters. The output characteristics of different optical fiber sensor parameters are simulated. The results show that the new mathematical model of the three-dimensional output characteristics of the dual-ring coaxial fiber beam sensor can not only reduce the output characteristics of the sensor under the change of the three-dimensional spatial parameters of the reflector from the theoretical point of view. It can also guide the design of optical fiber sensor for different three-dimensional displacement measurement applications.
【作者单位】： 西安交通大学机械工程学院;西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51575436)
【分类号】：V263.6;TP212

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本文编号：1825284