CN112432602A - 一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量方法，属于发动机测试和光电测量技术领域。本发明在激光干涉测量技术基础上，将高温高压环境下的涡轮风扇发动机的叶尖间隙内部尺寸测量转化为外部台阶尺寸测量，避免测量探头、传感器在高温高压的恶劣环境下工作；使用调频激光相位差进行台阶面的距离测量，抑制激光功率不稳定因素，所述激光功率不稳定因素为发动机旋转叶片的反射导致的激光功率不稳定因素；使用声光调制器实现光频调制，用示波器进行波形测量，以软件算法方式实现FM信号解调，通过双光束测量，以相位差测量原理实现涡轮风扇发动机的叶尖间隙高精度测量。

Description

一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量方法及装置

技术领域

本发明涉及一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量方法及装置，属于发动机测试和光电测量技术领域。

背景技术

涡轮风扇发动机是当今先进发动机的主流技术之一，具有推力大、效率高、能耗低、寿命长等众多特点，成为先进航空发动机的代表。其中，发动机叶片尖端与机匣之间的叶尖间隙控制是其关键技术之一。该间隙既不能过大，也不宜过小，通常会控制在0.3mm～3mm之间；过大则会使得发动机效率降低、推力下降，从而性能下降，而过小则容易导致异常碰摩，造成发动机故障或损毁。因而，叶尖间隙测量成为涡轮风扇发动机性能测试中的主流任务之一。

由于涡轮风扇发动机是一种大功率热机系统，其工作时，通常转速可达每分钟五六千转，甚至上万转；其自身温度非常高，采取了冷却散热措施后，其机匣温度依然可望达到摄氏七八百度以上。在此情况下，由于高温热效应、高压气流作用、离心力作用、柔性连接环节等因素的影响，工作状态下，其叶尖间隙将会与非工作状态时有所不同，并且，其工况条件恶劣，高温、高压气流、强噪声、振动等因素并存，又封闭在狭小的拥有高速转子的高压空间范围内，导致很多测量方法和手段不能使用，成为涡轮风扇发动机测试中的难点之一。

目前，人们主要尝试的测量方式有比较成熟的电容法和尚需完善的微波辐射法等，测量系统的量程范围约为0～6.25mm。电容法是通过叶尖间隙在发动机转动过程中的变化，导致电容极板间距的变化，从而产生电容变化，以此来推断叶尖间隙的变化，并通过数据处理方法推算出叶尖间隙的最小值。而微波辐射法则完全是采用电磁波行程测距方式，寻找出最小距离值作为叶尖间隙测量结果。两者共同的特点是都需要将电容探头或收发天线安装在涡轮风扇发动机的机匣上，承受高温等恶劣环境考验。并接受由于高温环境等造成的性能下降。

为了实现高温环境下的涡轮风扇发动机的叶尖间隙高精度测量，人们一直在寻找和探索新的方法，并试图解决该问题。

发明内容

针对高温高压环境下的涡轮风扇发动机的叶尖间隙高精度测量问题，本发明公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量方法及装置的目的是：基于双光束激光干涉法实现发动机叶尖间隙测量。具有如下优点：(1)避免测量探头、传感器等在高温高压的恶劣环境下工作；(2)使用调频激光相位差进行台阶面的距离测量，对于发动机旋转叶片的反射导致的激光功率不稳定因素，具有更良好的抑制作用。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量方法，在激光干涉测量技术基础上，将高温高压环境下的涡轮风扇发动机的叶尖间隙内部尺寸测量转化为外部台阶尺寸测量，避免测量探头、传感器工作在高温高压的恶劣环境下工作。

使用调频激光相位差进行台阶面的距离测量，抑制激光功率不稳定因素，所述激光功率不稳定因素为发动机旋转叶片的反射导致的激光功率不稳定因素。

使用声光调制器实现光频调制，用示波器进行波形测量，以软件算法方式实现FM信号解调，通过双光束测量，以相位差测量原理实现涡轮风扇发动机的叶尖间隙高精度测量。

本发明公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置，主要由激光器、第一λ/2波片、第二λ/2波片、第三λ/2波片、第四λ/2波片、第五λ/2波片、第一λ/4波片、第二λ/4波片、第三λ/4波片、第一偏振片、第二偏振片、第一偏振分光镜、第二偏振分光镜、第三偏振分光镜、第四偏振分光镜、第五偏振分光镜、第六偏振分光镜、透镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、声光调制器、FM信号源、正弦信号源、第一光电探测器、第二光电探测器、第一滤波放大器、第二滤波放大器、数字示波器、电子计算机、被测发动机机匣、被测发动机叶片、被测发动机机匣测量孔、被测发动机机匣测量孔封堵透明窗组成。

由激光器产生的激光，经过第一λ/2波片、到达第一偏振分光镜3被一分为二。

第一偏振分光镜分光后的一路被反射，经过第三λ/2波片，到达第五偏振分光镜继续被分光；一部分穿过第四λ/2波片、第六偏振分光镜，经过第一偏振片，到达第一光电探测器，与测量点B反射回来的测量光干涉；另外一部分经过第二平面反射镜反射，穿过第四偏振分光镜，经过第二偏振片，到达第二光电探测器，与测量点A反射回来的测量光干涉。

第一偏振分光镜分光后的另外一路经过第二偏振分光镜、第一λ/4波片，到达声光调制器，正弦信号源产生所需的频率为Ω的正弦调制信号，对载波频率设为f₀的FM信号源进行频率调制，产生已调FM信号控制声光调制器，对第一λ/4波片传输来的光频进行调制，产生频偏为f₀的衍射激光，该激光经过透镜变为平行光，到达第一平面反射镜，经过第一平面反射镜反射后回到声光调制器，再次被声光调制器调制，经过第一λ/4波片，被第二偏振分光镜4反射，穿过第二λ/2波片、到达第三偏振分光镜后被一分为二。

第三偏振分光镜分光后的一束穿过第四偏振分光镜、第二λ/4波片、被测发动机机匣测量孔、被测发动机机匣测量孔封堵透明窗，到达被测发动机叶片上的测量点A，在测量点A被反射后，返回，穿过被测发动机机匣测量孔封堵透明窗、被测发动机机匣测量孔、第二λ/4波片，到达第四偏振分光镜，经第四偏振分光镜反射，穿过第二偏振片，到达第二光电探测器，与第二平面反射镜传来的光产生干涉，干涉后的信号被第二光电探测器接收转换成电信号，该电信号经第二滤波放大器放大，到达数字示波器的通道a；

第三偏振分光镜分光后的另外一束经第三平面反射镜反射后，经过第五λ/2波片，穿过第六偏振分光镜、第三λ/4波片，到达被测发动机机匣上的测量点B，在测量点B被反射后，返回，经第三λ/4波片，被第六偏振分光镜反射，穿过第一偏振片，到达第一光电探测器，与第四λ/2波片传来的光产生干涉，干涉后的信号被第一光电探测器接收转换成电信号，该电信号经第一滤波放大器放大，到达数字示波器的通道b。

用数字示波器对通道a、b执行同步测量，分别获得其相应的测量序列{x_ai}、{x_bi}，i＝1,2,…,n。并将测量序列{x_ai}、{x_bi}传入电子计算机。

用电子计算机对测量序列{x_ai}、{x_bi}分别进行调频信号解调，获得解调后的瞬时频率序列为{f_ai}、{f_bi}，i＝1,2,…,N，对解调后的瞬时频率序列为{f_ai}、{f_bi}进行数据处理，实现双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量。

本发明公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置的工作方法为：

步骤一：参数初始化。

双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置安装使用之前，进行参数初始化工作。首先，令测量光照射到与其垂直的平面上，使得测量点A、B在测量光的同一垂直平面上。

执行测量，然后用电子计算机进行调频信号解调，获得解调后的瞬时频率序列为{f_a0i}、{f_b0i}，i＝1,2,…,N。

对序列{f_b0i}，i＝1,2,…,N。进行四参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

对序列{f_a0i}，i＝1,2,…,N。进行三参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

得通道a超前通道b的相位差：

步骤二：实施测量。

完成初始化，获得初始相位差

后，连接测量装置。

执行测量，然后用电子计算机进行调频信号解调，获得解调后的瞬时频率序列为{f_ai}、{f_bi}，i＝1,2,…,N。

对序列{f_bi}，i＝1,2,…,N。进行四参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

对序列{f_ai}，i＝1,2,…,N。进行三参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

得修正后的通道b超前通道a的相位差：

其对应的距离为：

其中，c为光速；w为被测发动机机匣厚度

用通道a与b数据获得的叶尖间隙值d为：

上述叶尖间隙测量时，若发动机处于高速旋转的工作状态时，测量点B处于稳定不变状态，故相应通道b的拟合波形f_b(t)是一直处于稳定不变的正弦波形；而测量点A由于处于叶片上，其到机匣壁之间的距离d应该一直处于不断变化过程中，只有在位于叶尖附近近似平坦的部位，短时间内会近似不变，量值也最小，称为叶尖间隙；其它部分对应的测量值都要比叶尖间隙大。因而，在测量序列不同的波形段所获得的测量结果d是一个随时间呈周期变化的量值序列，其最小值才是叶尖间隙的测量结果。

在发动机旋转工作过程中，在不同的位姿状态下，由发动机叶尖间隙测量序列的不同波形段可以获得不同的测量结果d值，选取其最小者作为涡轮风扇发动机叶尖间隙测量结果。

有益效果：

1、本发明公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置，使用激光干涉台阶测量方法进行测量，将内部的叶尖间隙测量问题转化为外部的台阶测量问题，从而避免在发动机机匣内安装任何传感器或探头、天线等，主测量系统能够远离被测发动机机匣，仅以双束激光照射实施测量，从而能够解决高温高压下的测量难题。

2、本发明公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置，使用调频激光进行距离测量，对于发动机旋转叶片的反射导致的激光功率不稳定因素，具有更良好的抑制作用。

3、本发明公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置，使用声光调制器实现光频调制，用示波器进行波形测量，以软件算法方式实现FM信号解调，通过双光束测量，以相位差测量原理实现涡轮风扇发动机的叶尖间隙高精度测量。

附图说明

图1为本发公开的一种三光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置的结构示意图。

其中：1—激光器、2—第一λ/2波片、11—第二λ/2波片、15—第三λ/2波片、18—第四λ/2波片、20—第五λ/2波片、5—第一λ/4波片、14—第二λ/4波片、22—第三λ/4波片、23—第一偏振片、26—第二偏振片、3—第一偏振分光镜、4—第二偏振分光镜、12—第三偏振分光镜、13—第四偏振分光镜、16—第五偏振分光镜、21—第六偏振分光镜、7—透镜、8—第一平面反射镜、17—第二平面反射镜、19—第三平面反射镜、6—声光调制器、9—FM信号源、10—正弦信号源、24—第一光电探测器、27—第二光电探测器、25—第一滤波放大器、28—第二滤波放大器、29—数字示波器、30—电子计算机、33—被测发动机机匣、34—被测发动机叶片、31—被测发动机机匣测量孔、32—被测发动机机匣测量孔封堵透明窗。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。

本实施例公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量方法，在激光干涉测量技术基础上，将高温高压环境下的涡轮风扇发动机的叶尖间隙内部尺寸测量转化为外部台阶尺寸测量，避免测量探头、传感器在高温高压的恶劣环境下工作。

使用调频激光相位差进行台阶面的距离测量，抑制激光功率不稳定因素，所述激光功率不稳定因素为发动机旋转叶片的反射导致的激光功率不稳定因素。

使用声光调制器实现光频调制，用示波器进行波形测量，以软件算法方式实现FM信号解调，通过双光束测量，以相位差测量原理实现涡轮风扇发动机的叶尖间隙高精度测量。

如图1所示，本实施例公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置，主要由激光器1、第一λ/2波片2、第二λ/2波片11、第三λ/2波片15、第四λ/2波片18、第五λ/2波片20、第一λ/4波片5、第二λ/4波片14、第三λ/4波片22、第一偏振片23、第二偏振片26、第一偏振分光镜3、第二偏振分光镜4、第三偏振分光镜12、第四偏振分光镜13、第五偏振分光镜16、第六偏振分光镜21、透镜7、第一平面反射镜8、第二平面反射镜17、第三平面反射镜19、声光调制器6、FM信号源9、正弦信号源10、第一光电探测器24、第二光电探测器27、第一滤波放大器25、第二滤波放大器28、数字示波器29、电子计算机30、被测发动机机匣33、被测发动机叶片34、被测发动机机匣测量孔31、被测发动机机匣测量孔封堵透明窗32组成。

由激光器1产生的激光，经过第一λ/2波片2、到达第一偏振分光镜3被一分为二。

第一偏振分光镜3分光后的一路被反射，经过第三λ/2波片15，到达第五偏振分光镜16继续被分光；一部分穿过第四λ/2波片18、第六偏振分光镜21，经过第一偏振片23，到达第一光电探测器24，与测量点B反射回来的测量光干涉；另外一部分经过第二平面反射镜17反射，穿过第四偏振分光镜13，经过第二偏振片26，到达第二光电探测器27，与测量点A反射回来的测量光干涉。

第一偏振分光镜3分光后的另外一路经过第二偏振分光镜4、第一λ/4波片5，到达声光调制器6，正弦信号源10产生所需的频率为Ω的正弦调制信号，对载波频率设为f₀的FM信号源9进行频率调制，产生已调FM信号控制声光调制器6，对第一λ/4波片5传输来的光频进行调制，产生频偏为f₀的衍射激光，该激光经过透镜7变为平行光，到达第一平面反射镜8，经过第一平面反射镜8反射后回到声光调制器6，再次被声光调制器6调制，经过第一λ/4波片5，被第二偏振分光镜4反射，穿过第二λ/2波片11、到达第三偏振分光镜12后被一分为二。

第三偏振分光镜12分光后的一束穿过第四偏振分光镜13、第二λ/4波片14、被测发动机机匣测量孔31、被测发动机机匣测量孔封堵透明窗32，到达被测发动机叶片34上的测量点A，在测量点A被反射后，返回，穿过被测发动机机匣测量孔封堵透明窗32、被测发动机机匣测量孔31、第二λ/4波片14，到达第四偏振分光镜13，经第四偏振分光镜13反射，穿过第二偏振片26，到达第二光电探测器27，与第二平面反射镜17传来的光产生干涉，干涉后的信号被第二光电探测器27接收转换成电信号，该电信号经第二滤波放大器28放大，到达数字示波器29的通道a；

第三偏振分光镜12分光后的另外一束经第三平面反射镜19反射后，经过第五λ/2波片20，穿过第六偏振分光镜21、第三λ/4波片22，到达被测发动机机匣33上的测量点B，在测量点B被反射后，返回，经第三λ/4波片22，被第六偏振分光镜21反射，穿过第一偏振片23，到达第一光电探测器24，与第四λ/2波片18传来的光产生干涉，干涉后的信号被第一光电探测器24接收转换成电信号，该电信号经第一滤波放大器25放大，到达数字示波器29的通道b。

用数字示波器29对通道a、b执行同步测量，分别获得其相应的测量序列{x_ai}、{x_bi}，i＝1,2,…,n。并将测量序列{x_ai}、{x_bi}传入电子计算机30。

用电子计算机30对测量序列{x_ai}、{x_bi}分别进行调频信号解调，获得解调后的瞬时频率序列为{f_ai}、{f_bi}，i＝1,2,…,N，对解调后的瞬时频率序列为{f_ai}、{f_bi}进行数据处理，实现双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量。

本实施例公开的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置的工作方法为：

步骤一：参数初始化。

双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置安装使用之前，进行参数初始化工作。首先，令测量光照射到与其垂直的平面上，使得测量点A、B在测量光的同一垂直平面上。

执行测量，然后用电子计算机30进行调频信号解调，获得解调后的瞬时频率序列为{f_a0i}、{f_b0i}，i＝1,2,…,N。

对序列{f_b0i}，i＝1,2,…,N。进行四参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

对序列{f_a0i}，i＝1,2,…,N。进行三参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

得通道a超前通道b的相位差：

步骤二：实施测量。

完成初始化，获得初始相位差

后，连接测量装置如图1所示。

执行测量，然后用电子计算机30进行调频信号解调，获得解调后的瞬时频率序列为{f_ai}、{f_bi}，i＝1,2,…,N。

对序列{f_bi}，i＝1,2,…,N。进行四参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

对序列{f_ai}，i＝1,2,…,N。进行三参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

得修正后的通道b超前通道a的相位差：

其对应的距离为：

其中，c为光速；w为被测发动机机匣厚度，如图1所示

用通道a与b数据获得的叶尖间隙值d为：

上述叶尖间隙测量时，若发动机处于高速旋转的工作状态时，测量点B处于稳定不变状态，故相应通道b的拟合波形f_b(t)是一直处于稳定不变的正弦波形；而测量点A由于处于叶片上，其到机匣壁之间的距离d应该一直处于不断变化过程中，只有在位于叶尖附近近似平坦的部位，短时间内会近似不变，量值也最小，称为叶尖间隙；其它部分对应的测量值都要比叶尖间隙大。因而，在测量序列不同的波形段所获得的测量结果d是一个随时间呈周期变化的量值序列，其最小值才是叶尖间隙的测量结果。

在发动机旋转工作过程中，在不同的位姿状态下，由发动机叶尖间隙测量序列的不同波形段可以获得不同的测量结果d值，选取其最小者作为涡轮风扇发动机叶尖间隙测量结果。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量方法，其特征在于：在激光干涉测量技术基础上，将高温高压环境下的涡轮风扇发动机的叶尖间隙内部尺寸测量转化为外部台阶尺寸测量，避免测量探头、传感器在高温高压的恶劣环境下工作；

使用调频激光相位差进行台阶面的距离测量，抑制激光功率不稳定因素，所述激光功率不稳定因素为发动机旋转叶片的反射导致的激光功率不稳定因素；

使用声光调制器实现光频调制，用示波器进行波形测量，以软件算法方式实现FM信号解调，通过双光束测量，以相位差测量原理实现涡轮风扇发动机的叶尖间隙高精度测量。

2.一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置，其特征在于：主要由激光器(1)、第一λ/2波片(2)、第二λ/2波片(11)、第三λ/2波片(15)、第四λ/2波片(18)、第五λ/2波片(20)、第一λ/4波片(5)、第二λ/4波片(14)、第三λ/4波片(22)、第一偏振片(23)、第二偏振片(26)、第一偏振分光镜(3)、第二偏振分光镜(4)、第三偏振分光镜(12)、第四偏振分光镜(13)、第五偏振分光镜(16)、第六偏振分光镜(21)、透镜(7)、第一平面反射镜(8)、第二平面反射镜(17)、第三平面反射镜(19)、声光调制器(6)、FM信号源(9)、正弦信号源(10)、第一光电探测器(24)、第二光电探测器(27)、第一滤波放大器(25)、第二滤波放大器28、数字示波器(29)、电子计算机(30)、被测发动机机匣(33)、被测发动机叶片(34)、被测发动机机匣测量孔(31)、被测发动机机匣测量孔封堵透明窗(32)组成；

由激光器(1)产生的激光，经过第一λ/2波片(2)、到达第一偏振分光镜(3)被一分为二；

第一偏振分光镜(3)分光后的一路被反射，经过第三λ/2波片(15)，到达第五偏振分光镜(16)继续被分光；一部分穿过第四λ/2波片(18)、第六偏振分光镜(21)，经过第一偏振片(23)，到达第一光电探测器(24)，与测量点B反射回来的测量光干涉；另外一部分经过第二平面反射镜(17)反射，穿过第四偏振分光镜(13)，经过第二偏振片(26)，到达第二光电探测器(27)，与测量点A反射回来的测量光干涉；

第一偏振分光镜(3)分光后的另外一路经过第二偏振分光镜(4)、第一λ/4波片(5)，到达声光调制器(6)，正弦信号源(10)产生所需的频率为Ω的正弦调制信号，对载波频率设为f₀的FM信号源(9)进行频率调制，产生已调FM信号控制声光调制器(6)，对第一λ/4波片(5)传输来的光频进行调制，产生频偏为f₀的衍射激光，该激光经过透镜(7)变为平行光，到达第一平面反射镜(8)，经过第一平面反射镜(8)反射后回到声光调制器(6)，再次被声光调制器(6)调制，经过第一λ/4波片(5)，被第二偏振分光镜(4)反射，穿过第二λ/2波片(11)、到达第三偏振分光镜(12)后被一分为二；

第三偏振分光镜(12)分光后的一束穿过第四偏振分光镜(13)、第二λ/4波片(14)、被测发动机机匣测量孔(31)、被测发动机机匣测量孔封堵透明窗(32)，到达被测发动机叶片(34)上的测量点A，在测量点A被反射后，返回，穿过被测发动机机匣测量孔封堵透明窗(32)、被测发动机机匣测量孔(31)、第二λ/4波片(14)，到达第四偏振分光镜(13)，经第四偏振分光镜(13)反射，穿过第二偏振片(26)，到达第二光电探测器(27)，与第二平面反射镜(17)传来的光产生干涉，干涉后的信号被第二光电探测器(27)接收转换成电信号，该电信号经第二滤波放大器28放大，到达数字示波器(29)的通道a；

第三偏振分光镜(12)分光后的另外一束经第三平面反射镜(19)反射后，经过第五λ/2波片(20)，穿过第六偏振分光镜(21)、第三λ/4波片(22)，到达被测发动机机匣(33)上的测量点B，在测量点B被反射后，返回，经第三λ/4波片(22)，被第六偏振分光镜(21)反射，穿过第一偏振片(23)，到达第一光电探测器(24)，与第四λ/2波片(18)传来的光产生干涉，干涉后的信号被第一光电探测器(24)接收转换成电信号，该电信号经第一滤波放大器(25)放大，到达数字示波器(29)的通道b；

用数字示波器(29)对通道a、b执行同步测量，分别获得其相应的测量序列{x_ai}、{x_bi}，i＝1,2,…,n；并将测量序列{x_ai}、{x_bi}传入电子计算机(30)；

用电子计算机(30)对测量序列{x_ai}、{x_bi}分别进行调频信号解调，获得解调后的瞬时频率序列为{f_ai}、{f_bi}，i＝1,2,…,N，对解调后的瞬时频率序列为{f_ai}、{f_bi}进行数据处理，实现双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量。

3.如权利要求2所述的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置，其特征在于：工作方法包括如下步骤，

步骤一：参数初始化；

双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置安装使用之前，进行参数初始化工作；首先，令测量光照射到与其垂直的平面上，使得测量点A、B在测量光的同一垂直平面上；

执行测量，然后用电子计算机(30)进行调频信号解调，获得解调后的瞬时频率序列为{f_a0i}、{f_b0i}，i＝1,2,…,N；

对序列{f_b0i}，i＝1,2,…,N；进行四参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

对序列{f_a0i}，i＝1,2,…,N；进行三参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

得通道a超前通道b的相位差：

步骤二：实施测量；

完成初始化，获得初始相位差

后，连接测量装置；

执行测量，然后用电子计算机(30)进行调频信号解调，获得解调后的瞬时频率序列为{f_ai}、{f_bi}，i＝1,2,…,N；

对序列{f_bi}，i＝1,2,…,N；进行四参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

对序列{f_ai}，i＝1,2,…,N；进行三参数正弦曲线拟合，获得拟合正弦波形为：

得修正后的通道b超前通道a的相位差：

其对应的距离为：

其中，c为光速；w为被测发动机机匣厚度

用通道a与b数据获得的叶尖间隙值d为：

4.如权利要求3所述的一种双光束激光干涉法发动机叶尖间隙测量装置，其特征在于：上述叶尖间隙测量时，若发动机处于高速旋转的工作状态时，测量点B处于稳定不变状态，故相应通道b的拟合波形f_b(t)是一直处于稳定不变的正弦波形；而测量点A由于处于叶片上，其到机匣壁之间的距离d应该一直处于不断变化过程中，只有在位于叶尖附近近似平坦的部位，短时间内会近似不变，量值也最小，称为叶尖间隙；其它部分对应的测量值都要比叶尖间隙大；因而，在测量序列不同的波形段所获得的测量结果d是一个随时间呈周期变化的量值序列，其最小值才是叶尖间隙的测量结果；

在发动机旋转工作过程中，在不同的位姿状态下，由发动机叶尖间隙测量序列的不同波形段可以获得不同的测量结果d值，选取其最小者作为涡轮风扇发动机叶尖间隙测量结果。

Images