CN108801561B - 一种用于管路漏油检测的复合材料传感器 - Google Patents

一种用于管路漏油检测的复合材料传感器 Download PDF

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Abstract

本发明属于航空漏油检测领域，提供一种用于管路漏油检测的复合材料传感器，包括遇油溶胀的敏感元件、第一固定盘、第二固定盘、光纤光栅、第一光纤光栅固定铠甲、第二光纤光栅固定铠甲、限位螺杆、光纤光栅解调仪，所述敏感元件包裹在管路接口外围，第一固定盘和第二固定盘套设在管路上，第一固定盘和第二固定盘之间设有限位螺杆，所述光纤光栅两端分别穿过第一光纤光栅固定铠甲、第二光纤光栅固定铠甲后固定。本发明用于管路漏油检测的复合材料传感器，可以实现漏油管路的实时监测，且检测更加快速、便捷，灵敏度和安全性更高，节省大量人力物力。

Description

一种用于管路漏油检测的复合材料传感器
技术领域
本发明属于航空漏油检测领域，具体的说是一种用于管路漏油检测的复合材料传感器。
背景技术
飞机的燃油系统输油部分由油箱、输油泵、输油管路等基本附件组成，燃油系统一般是将多个一级油箱分别与一个装在发动机旁的二级油箱串联起来，再按照一定的顺序将各个一级油箱中的燃油通过输油泵或者增压空气输入二级油箱，然后从二级油箱经过输油泵，再经过输油管路输送给发动机。因此，输油泵与输油管路的接口，燃油箱与输油管路的接口以及输油管路本身都存在漏油的可能性。
现有的漏油检查方法分为以下几种：
（1）滑石粉法：使用滑石粉检查，适用于燃油箱外部蒙皮的明显渗漏的检查。具体步骤是：清洁蒙皮表面，用刷子将滑石粉均匀铺在蒙皮表面，观察滑石粉颜色变化，确定渗漏等级，判断是否可以放行。
（2）后面吹气法：适用于寻找具体的内部渗漏点。具体步骤是： 放空待检查的燃油箱。两个工作人员配合，一人留在油箱外准备向油箱内吹气，另一人进入油箱寻找渗漏点，随身携带防爆手电、不带腐蚀性的泡沫笔。油箱内的工作人员将大量的泡沫涂在待检测的渗漏区域上，该区域是在外部发现渗漏点相对应的油箱内的点的3 英尺范围内的区域。油箱外的工作人员用带喷嘴的工具向渗漏区域吹送高压气，油箱内的工作人员检查泡沫，以发现渗漏点。最后记录渗透点并加以修复。
（3）压力盒法： 向油箱长时间吹高压气时，使用压力保持盒辅助吹气。
（4）空心螺栓法： 一般用于复杂区域。将飞机上原来的螺栓替换成特殊的空心螺栓，通过空心螺栓向内部吹气，在结构外面涂上泡沫，检查渗漏点。
由上述记载可以看出，现有的燃油系统漏油检测方法大都比较繁琐且耗费大量人力物力，检测灵敏度低，检测时若混入空气甚至可能引发爆炸，因此还有一定的危险性。而且这些方法都需要经常进行周期性检查。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种用于管路漏油检测的复合材料传感器，可以实现漏油管路的实时监测，且检测更加快速、便捷，灵敏度和安全性更高，节省大量人力物力。
本发明的目的是通过如下技术措施实现的。
一种用于管路漏油检测的复合材料传感器，包括遇油溶胀的敏感元件、第一固定盘、第二固定盘、光纤光栅、第一光纤光栅固定铠甲、第二光纤光栅固定铠甲、限位螺杆、光纤光栅解调仪，所述敏感元件包裹在管路接口外围，第一固定盘和第二固定盘套设在管路上，且分别与敏感元件的两端接触，第一固定盘和第二固定盘之间设有限位螺杆，所述光纤光栅两端分别穿过第一光纤光栅固定铠甲、第二光纤光栅固定铠甲后固定，第一光纤光栅固定铠甲设于第一连接套筒内末端且与第一连接套筒紧密接触，第二光纤光栅固定铠甲的一端位于第二连接套筒内且与第二连接套筒紧密接触，第二光纤光栅固定铠甲的另一端位于第一连接套筒内，且与第一连接套筒间隙配合，所述第一连接套筒与第一固定盘固连，所述第二连接套筒与第二固定盘固连，所述光纤光栅与光纤光栅解调仪相连。
在上述技术方案中，敏感元件为传感器的重要部分，其组分是质量比为1:2的环糊精基吸油树脂与硅化胶，该复合材料遇到油体后具有只溶胀而不溶解的特性，且在该配比下产生的溶胀性适中，内应力不会过大，既可以敏感检测漏油，又不会使光纤光栅受力过大而断裂。
在上述技术方案中，光纤光栅固定铠甲起到固定光栅的作用，在固定之前一定要把光纤的保护层剥下来，否则光纤有可能固定不稳。
在上述技术方案中，所述第一固定盘由两个半圆环组成，圆环中心为管路穿孔，两半圆环一端铰连，另一端在套设到管路上后通过螺栓固定连接，所述第二固定盘与第一固定盘结构相同。
在上述技术方案中，第一固定盘和第二固定盘之间均布有4根限位螺杆，可以避免由于敏感元件膨胀过大，导致光纤持续受力发生断裂的问题。
本发明还提供了上述技术方案中所述的敏感元件的制备方法，包括以下步骤：
S1，取质量比为1:2的环糊精基吸油树脂与硅化胶放入容器内；
S2，将环糊精基吸油树脂与硅化胶初步混合后，放入搅拌机内充分混合；
S3，将混合后的复合材料均匀倒入模具内，并将模具内抽为真空；
S4，常温下放置24h即获得敏感元件。
本发明的工作原理：将复合材料传感器加装在燃油系统与输油管路的接口处，当敏感元件遇油后体积膨胀，推动两端的第一固定盘和第二固定盘沿管路移动，从而带动第一光纤光栅固定铠甲和第二光纤光栅固定铠甲反向移动，进而拉长光纤，使光纤光栅的结构发生变化，光纤内的光的波长发生偏移，通过解调仪可以得到反射波长的偏移量，然后根据波长是否发生偏移确定是否漏油。
本发明用于管路漏油检测的复合材料传感器，具有漏油实时监测的效果，是一种不需要肉眼巡检漏油管路的实时巡检，且检测更加快速、便捷，灵敏度和安全性更高，节省大量人力物力。
附图说明
图1为本发明传感器的立体图。
图2为本发明传感器的右视图。
图3为本发明传感器的截面图。
图4为本发明中敏感元件的制造模具示意图。
图5为图4的A-A截面图。
图6为实施例中一个传感器系统的组成示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图更详细阐明本发明，但实施例并不限制本发明。
如图1~3所示，本发明实施例提供一种用于管路漏油检测的复合材料传感器，包括遇油溶胀的敏感元件7、第一固定盘1、第二固定盘3、光纤光栅6、第一光纤光栅固定铠甲4、第二光纤光栅固定铠甲5、限位螺杆2、光纤光栅解调仪，所述敏感元件7包裹在管路接口外围，第一固定盘1和第二固定盘3套设在管路上，且分别与敏感元件7的两端接触，所述第一固定盘1由两个半圆环组成，圆环中心为管路穿孔，两半圆环一端铰连，另一端在套设到管路上后通过螺栓固定连接，所述第二固定盘3与第一固定盘1结构相同。第一固定盘1和第二固定盘3之间设有4根限位螺杆2，所述光纤光栅6两端分别穿过第一光纤光栅固定铠甲4、第二光纤光栅固定铠甲5后固定，在固定之前一定要把光纤的保护层剥下来，第一光纤光栅固定铠甲4设于第一连接套筒8内末端且与第一连接套筒8紧密接触，第二光纤光栅固定铠甲5的一端位于第二连接套筒9内且与第二连接套筒9紧密接触，第二光纤光栅固定铠甲5的另一端位于第一连接套筒8内，且与第一连接套筒8间隙配合，所述第一连接套筒8与第一固定盘1固连，所述第二连接套筒9与第二固定盘3固连，所述光纤光栅6与光纤光栅解调仪相连。
在上述实施例中，敏感元件7的制备方法如下：
S1，取质量比为1:2的环糊精基吸油树脂与硅化胶放入容器内；
S2，将环糊精基吸油树脂与硅化胶初步混合后，放入搅拌机内充分混合；
S3，将混合后的复合材料均匀倒入模具内，并将模具内抽为真空；
S4，常温下放置24h即获得敏感元件。
其中，如图4、5所示，所述模具为含有长64mm、宽35mm、高2mm的长方体空腔的100mm×100mm×2mm正方体铁板，制得的敏感元件为长方形，使用时，将敏感元件围成圆筒状，包裹在管路接口外围。
将复合材料传感器加装在燃油系统与输油管路的接口处，当管路漏油时，敏感元件遇油后体积膨胀，推动两端的第一固定盘和第二固定盘沿管路反向移动，从而带动第一光纤光栅固定铠甲和第二光纤光栅固定铠甲反向移动，进而拉长光纤，使光纤光栅的结构发生变化，光纤内的光的波长发生改变，通过解调仪和上位机可以得到反射波长的偏移量，然后根据波长是否发生偏移确定是否漏油。
另外，如图6所示，可以将多个复合材料传感器组合成一个传感器系统，一个传感器系统的多个复合材料传感器共用一根光纤光栅。在实际应用中，首先将多个复合材料传感器安装在容易出现漏油的燃油管路接口上，检测时，当一处或多处燃油管路接口发生泄漏，传感器检测到之后，光纤光栅解调仪进行解调，上位机输出的波长信号会有一处或多处发生明显偏移，即可确定对应波段号的燃油管路接口发生泄漏。
经过多次重复性实验，敏感元件在航空煤油浸泡后产生溶胀现象，对航空煤油的吸油率常温下可达104.44mg/min，检测漏油等级为渗漏，严重渗漏、流淌渗漏灵敏度达到要求，对燃油管路漏油检测灵敏度高，安全性能稳定，具有漏油实时监测的效果，是一种不需要肉眼巡检漏油管路的实时巡检，且能够利用一个传感器系统检测多个漏油点。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
上述实施例仅是为了便于详细阐明本发明，并不仅仅局限于例子，只要在本权利书要求的范围内，或本领域内的技术人员在不偏离本发明范围和精神进行的各种修改和变化都属于该专利的保护范畴。

Claims (4)

1.一种用于管路漏油检测的复合材料传感器，其特征在于：包括遇油溶胀的敏感元件、第一固定盘、第二固定盘、光纤光栅、第一光纤光栅固定铠甲、第二光纤光栅固定铠甲、限位螺杆、光纤光栅解调仪，所述敏感元件包裹在管路接口外围，第一固定盘和第二固定盘套设在管路上，且分别与敏感元件的两端接触，第一固定盘和第二固定盘之间设有限位螺杆，所述光纤光栅两端分别穿过第一光纤光栅固定铠甲、第二光纤光栅固定铠甲后固定，第一光纤光栅固定铠甲设于第一连接套筒内末端且与第一连接套筒紧密接触，第二光纤光栅固定铠甲的一端位于第二连接套筒内且与第二连接套筒紧密接触，第二光纤光栅固定铠甲的另一端位于第一连接套筒内，且与第一连接套筒间隙配合，所述第一连接套筒与第一固定盘固连，所述第二连接套筒与第二固定盘固连，所述光纤光栅与光纤光栅解调仪相连；其中，所述敏感元件的制备方法包括以下步骤
S1，取质量比为1:2的环糊精基吸油树脂与硅化胶放入容器内；
S2，将环糊精基吸油树脂与硅化胶初步混合后，放入搅拌机内充分混合；
S3，将混合后的复合材料均匀倒入模具内，并将模具内抽为真空；
S4，常温下放置24h即获得敏感元件。
2.根据权利要求1所述的用于管路漏油检测的复合材料传感器，其特征在于：所述第一固定盘由两个半圆环组成，圆环中心为管路穿孔，两半圆环一端铰连，另一端在套设到管路上后通过螺栓固定连接，所述第二固定盘与第一固定盘结构相同。
3.根据权利要求1所述的用于管路漏油检测的复合材料传感器，其特征在于：第一固定盘和第二固定盘之间均布有4根限位螺杆。
4.根据权利要求1所述的用于管路漏油检测的复合材料传感器，其特征在于：所述模具为含有长64mm、宽35mm、高2mm的长方体空腔的100mm×100mm×2mm正方体铁板。
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