CN103344814B - 测量高温高速气流起电电压的传感装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量高温高速气流起电电压的传感装置，其包括同心设置的金属外筒以及直径较小的金属内筒，金属内筒套装于金属外筒内，金属外筒与金属内筒之间设有绝缘支撑件，金属外筒和金属内筒之间的距离处处相等；金属外筒和金属内筒均为喇叭状，金属外筒和金属内筒的大端口端面与小端口端面均分别平齐。本发明由同心设置的金属外筒和金属内筒构成，两个筒均呈喇叭形，使用时不会因为喷流的扩散而与其接触而产生摩擦起电，保证了测量结果的准确性。本发明的工作方式为非接触测量，不必改变被测对象的结构，测试场地要求不苛刻。本发明的尺寸结构可经过同比例缩小和放大，以灵活用于各种需要测量高温高速气流起电的领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温高速气流的静电电压测量传感装置，尤其是一种非接触式航空发动机尾喷气流起电电压传感装置。
背景技术
飞行器在空中高速运动过程中产生的静电放电可能导致其油箱的起火爆炸，静电放电产生的辐射还会对飞机的通讯和导航系统造成干扰。航空发动机的喷流是使飞行器带电的主要原因之一，得知其起电量以及极性是分析飞行器整体带电特性的必要条件；在故障检测领域，航空发动机喷流所产生的静电还可用作发动机健康状况及燃烧是否充分、尾气对环境污染情况的判断依据。因此，监测航空发动机运转过程中的喷流起电的电压尤为重要。
目前，普遍采用的航空发动机喷流起电监测传感器，是探针式的，工作时需要将其伸入高温高速的喷流中。这就无法避免喷流与传感器摩擦，产生电荷，从而对监测结果造成影响，无法得知喷流产生的真实电压以及极性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、测量结果准确的测量高温高速气流起电电压的传感装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种测量高温高速气流起电电压的传感装置，其关键技术在于：其包括同轴设置的金属外筒以及直径较小的金属内筒，所述金属内筒套装于金属外筒内，所述金属外筒与金属内筒之间设有绝缘支撑件，金属外筒和金属内筒之间的距离处处相等；所述金属外筒和金属内筒均为喇叭状，所述金属外筒和金属内筒的大端口端面与小端口端面均分别平齐。
所述绝缘支撑件为由聚四氟乙烯制作的圆柱体。
所述金属外筒与金属内筒材质为黑白铁。
优选的，上述金属外筒与金属内筒长度均为1m, 金属内筒小端口直径为1 m，金属内筒大端口直径为1.4 m，金属外筒小端口直径为1.2 m，金属外筒大端口直径为1.6 m。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明由同轴设置的金属外筒和金属内筒构成，两个筒均呈喇叭形，使用时不会因为喷流的扩散而与其接触而产生摩擦起电，保证了测量结果的准确性。本发明的工作方式为非接触测量，不必改变被测对象的结构，测试场地要求不苛刻。本发明的尺寸结构可经过同比例缩小和放大，以灵活用于各种需要测量高温高速气流起电的领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中，1、金属内筒，2、金属外筒，3、金属内筒小端口，4、金属外筒小端口，5、金属内筒大端口，6、金属外筒大端口， 7、绝缘支撑件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见附图1，本发明用两个大小不同的两端开口的喇叭形金属筒同轴放置组成传感装置的金属外筒2和金属内筒1，直径较小的喇叭形金属内筒1置于较大的喇叭形金属外筒2中，金属外筒大端口6与金属内筒大端口5对齐，金属外筒小端口4与金属内筒小端口3对齐，金属内筒1和金属外筒2之间采用绝缘支撑件7进行支撑。根据法拉第筒原理和高斯定理可知，当发动机喷流从传感装置金属内筒中穿过时，高速运动的带电气流形成的运流电流，会使传感装置金属内筒内壁感应出等量异号的电荷,金属内筒外壁和金属外筒内壁上也分别同时感应出与被喷流等量的同号电荷和异号电荷。采用电压测量仪器可以方便的测量出传感装置内筒外壁上感应的电压，即喷流所产生的电压。
制作时，金属内筒1和金属外筒2均可采用普通铁片或镀锌铁片制作而成，长度为1米，金属内筒小端口3直径为1米，金属内筒大端口5直径为1.4米，金属外筒小端口4直径为1.2米，金属外筒大端口5直径为1.6米，当然使用过程中也可设置为其他尺寸的。金属内筒小端口3的直径与金属内筒大端口5的直径之差和金属外筒小端口4的直径与金属外筒大端口5的直径之差相等，以保证内筒与外筒之间的间距始终保持不变，即两筒之间的距离处处相等，两个筒均为锥筒。绝缘支撑件7可采用聚四氟乙烯圆柱制作，也可采用聚四氟乙烯和陶瓷加工制作。
本发明可在不接触高温高速喷流的情况下，感应出喷流所带电压。喇叭形结构可以防止喷流的扩散而与传感器接触产生摩擦起电，影响测量结果。由本传感装置的电容值C（由内外筒尺寸、距离决定）和某时刻位于筒中气流携带的静电荷量Q，可得所测瞬时电压V=Q/C。（假设气流荷电稳定，传感器响应时间满足测试要求。）采用本传感装置不仅能准确的监测到发动机运转过程中喷流起电产生的电压，而且探测到的电压变化曲线还可用于判断航空发动机的健康状况，用于故障检测及发动机尾气排放情况评价等领域。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种测量高温高速气流起电电压的传感装置，其特征在于：其包括同轴设置的金属外筒（2）以及直径较小的金属内筒（1），所述金属内筒（1）套装于金属外筒（2）内，所述金属外筒（2）与金属内筒（1）之间设有绝缘支撑件（7），金属外筒（2）和金属内筒（1）之间的距离处处相等，所述金属内筒小端口（3）的直径与金属内筒大端口（5）的直径之差和金属外筒小端口（4）的直径与金属外筒大端口（5）的直径之差相等；所述金属外筒（2）和金属内筒（1）均为喇叭状，所述金属外筒（2）和金属内筒（1）的大端口与小端口均分别平齐；所述
所述绝缘支撑件（7）为由聚四氟乙烯制作的圆柱体；
所述金属外筒（2）与金属内筒（1）长度均为1m, 金属内筒小端口（3）直径为1m，金属内筒大端口（5）直径为1.4m，金属外筒小端口（4）直径为1.2m，金属外筒大端口（6）直径为1.6 m。
2.根据权利要求１所述的测量高温高速气流起电电压的传感装置，其特征在于：所述金属外筒（2）与金属内筒（1）材质为导电性良好的金属。
3.根据权利要求2所述的测量高温高速气流起电电压的传感装置，其特征在于：所述金属为镀锌铁板。
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