CN112665860B - 一种螺旋式环状气路静电探测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋式环状气路静电探测传感器，包括：探极、接头和电缆，探极为同轴螺旋式环状结构，可实现径向及轴向的伸缩调整；接头焊接在探极一端的外侧，接头包括金属芯、绝缘层及外壳，金属芯上带有插孔，外壳上带有螺纹；电缆采用三同轴耐高温屏蔽电缆，电缆一端接有插头，插头可与传感器接头匹配安装。本发明实施例实现了传感器探极尺寸调节，可根据气路尺寸及测量需求实现传感器探测范围的灵活调整，在保证探测精度以及较大探测范围的同时，降低传感器重量，不对气路结构及气体流动造成干扰；同时探极与电缆连接结构简单、安装简便，避免了感应电荷的丢失，以及传感器体积大、重量重等问题。

Description

一种螺旋式环状气路静电探测传感器

技术领域

本发明涉及但不限于测量技术领域，尤指一种螺旋式环状气路静电探测传感器。

背景技术

目前的研究成果表明，在航空发动机总体故障中，气路部件故障约占90％以上，而且航空发动机气路故障极易造成重大安全事故影响飞机飞行安全，因此气路部件状态监测在发动机性能监控与故障诊断中占有重要的地位。

目前国内常用的发动机气路监测与诊断技术多为离线式的，只能在故障发生后检测和诊断气路系统情况，不具有实时性，且信息滞后，极易错过最佳维修时间，增加了航空飞行器飞行的危险性。除航空领域外，船舶使用的燃气轮机以及其他气路状态监测也存在同样问题。

发明内容

本发明的目的是：本发明实施例提供一种螺旋式环状气路静电探测传感器，以解决现有发动机气路监测方式，由于只能在故障发生后检测和诊断气路系统情况，不具有实时性，且信息滞后，极易错过最佳维修时间，增加了航空飞行器飞行的危险性等问题。

本发明的技术方案是：

本发明实施例提供一种螺旋式环状气路静电探测传感器，包括：探极、接头和电缆；

其中，所述探极为同轴螺旋式环状结构，用于在径向和轴向进行伸缩调整；

所述接头焊接在探极接近气路出口的一端外侧，所述接头包括：金属芯、包裹在金属芯外部的接头绝缘层，以及包裹在接头绝缘层外部的接头外壳，所述金属芯与电缆连接的端部设置有插孔，所述接头外壳与电缆连接的一端设置有外螺纹；

所述电缆采用三同轴电缆，电缆与接头插接的一端接有插头，所述插头包括金属针状内芯、包裹在金属针状内芯外部的插头绝缘层，以及包裹在插头绝缘层外部的插头外壳，所述金属针状内芯用于插入金属芯端部的插孔中，插头外壳内侧设置有内螺纹，使得所述插头与静电探测传感器的接头端部匹配安装。

可选地，如上所述的螺旋式环状气路静电探测传感器中，所述探极的螺旋式环状结构由矩形薄片加工成形，用于通过拉伸和压缩对径向和轴向尺寸进行调整，且拉伸和压缩后形状尺寸具有保形性，使得拉伸和压缩后探极的形状尺寸可放置在被测气路管道中。

可选地，如上所述的螺旋式环状气路静电探测传感器中，所述探极采用具有导电性能的金属材料形成探极金属层，且所述探极金属层的外侧包裹有探极绝缘层，用于防止感应电荷丢失，增加传感器的屏蔽性能及抗干扰性能。

可选地，如上所述的螺旋式环状气路静电探测传感器中，所述接头通过气路管道管壁上的孔伸出，使得接头外壳端部的外螺纹位于气路管道的外侧。

可选地，如上所述的螺旋式环状气路静电探测传感器中，所述探极与所述接头的焊接结构中，所述接头的金属芯焊接在探极外侧接近气路出口的一端，所述金属芯与探极金属层焊接，接头绝缘层与探极绝缘层相连接。

可选地，如上所述的螺旋式环状气路静电探测传感器中，包裹在所述接头绝缘层外部的接头外壳采用金属材料，且所述接头外壳与气路管壁相连接，接头外壳端部的外螺纹，用于保护、屏蔽接头内部结构，并且具有与电缆连接的作用。

可选地，如上所述的螺旋式环状气路静电探测传感器中，

所述三同轴电缆包括：线芯、包裹在线芯外部的电缆绝缘层、包裹在电缆绝缘层外部的屏蔽层，以及包裹在屏蔽层外部的保护层。

可选地，如上所述的螺旋式环状气路静电探测传感器中，

所述电缆与插头的连接结构中，线芯与插头的金属针状内芯焊接，屏蔽层与插头外壳焊接，电缆与插头连接处通过热缩管固定

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例提出一种螺旋式环状气路静电探测传感器，与现有技术相比，可实现了传感器探极尺寸调节，从而实现根据气路尺寸及测量需求对传感器探测范围的灵活调整，所采用的螺旋结构在保证探测精度以及较大探测范围的同时，有效降低传感器重量，不对气路结构及气体流动造成干扰；同时探极与电缆连接结构简单、安装简便，避免了感应电荷的丢失，解决了传感器体积大、重量重、不易在小空间安装等问题，为气路带电量的探测提供了一种适应性更强、性能更好的探测手段。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种螺旋式环状气路静电探测传感器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种螺旋式环状气路静电探测传感器的安装使用效果示意图；

图3为本发明实施例提供的螺旋式环状气路静电探测传感器中的探极与电缆连接部分的示意图。

附图标记说明：1-探极；2-接头；3-插头；4-电缆；5-探极金属层；6-探极绝缘层；7-金属芯；8-接头绝缘层；9-接头外壳；10-金属针状内芯；11-插头绝缘层；12-插头外壳；13-线芯；14-电缆绝缘层；15-屏蔽层；16-保护层；17-气路管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，图式中，基于简化与方便标示，形状比例可能经过夸大表示。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

基于静电机理的航空发动机气路碎屑静电监测技术是一种以最少的传感器监测发动机气路状态的先进技术，该技术以静电感应原理为基础，利用传感器检测发动机气路中碎屑的电荷量，结合故障诊断算法，实现对航空发动机气路故障的诊断。目前这种技术作为发动机健康监测管理系统的关键组成部分已经在国外先进战机上得到了应用，在提升飞行安全性和降低维护保障费用方面取得了极大的成效。

目前国内一些科研院所及高校针也对该技术进行了一定研究，但在传感器结构方面研究较少，需要根据每个被测气路尺寸等需求进行定制，适用性较差，且存在尺寸大、重量重、组装难度大等问题，阻碍了静电探测传感器的广泛应用及静电监测技术的在不同领域的发展。

因此，本发明实施例针对上述的不足，提出一种螺旋式环状气路静电探测传感器，不仅可以解决现有发动机气路监测方式，由于只能在故障发生后检测和诊断气路系统情况，不具有实时性，且信息滞后，极易错过最佳维修时间，增加了航空飞行器飞行的危险性等问题；还可以解决现有静电探测传感器适用性差、结构复杂等问题。

实施例

本发明实施例提出一种螺旋式环状气路静电探测传感器，用于感应气路状态变化。如图1所示，为本发明实施例提供的一种螺旋式环状气路静电探测传感器的整体结构示意图。该实施例中的静电探测传感器由探极1、接头2和电缆3组成。

在本实施提供的静电探测传感器形态中，如图2所示，为本发明实施例提供的一种螺旋式环状气路静电探测传感器的安装使用效果示意图.本发明实施例中，被探测的气路管道17为金属管道，管道长0.8m，内径0.3m，探极1为同轴螺旋式环状结构，采用导电金属加工形成探极金属层5，金属层每匝厚1mm，宽1cm，共4匝，探极金属层5的外侧包裹有探极绝缘层6，由于探极1拉伸和压缩后的形状可以保持，通过拉伸压缩调整将螺旋状探极1结构调整为总长0.8m，外径略小于0.3m，使探极1刚好可放入被测气路管道17中，不对气路气流造成干扰；

需要说明的是，本发明实施例中，探极1的结构中，具体采用具有导电性能的金属材料形成探极金属层，且所述探极金属层的外侧包裹有探极绝缘层，用于防止感应电荷丢失，增加传感器的屏蔽性能及抗干扰性能。

如图3所示，为本发明实施例提供的螺旋式环状气路静电探测传感器中的探极与电缆连接部分的示意图。本发明实施例中的探极1在接近气路出口一端的外侧焊有接头2，接头由金属芯7、接头绝缘层8及接头外壳9组成，金属芯7与电缆连接的端部设置有插孔，插头外壳9末端带有外螺纹，其中金属芯7与探极金属层5焊接，接头绝缘层8与探极1的探极绝缘层6连接，接头2通过气路管道17管壁上的孔伸出，保证接头外壳9末端螺纹位于气路管道17外侧。

本发明实施例在实际应用中，包裹在接头绝缘层8外部的接头外壳9可以采用金属材料，且所述接头外壳9与气路管壁相连接，接头外壳9端部的外螺纹，具有保护、屏蔽接头内部结构，并且具有与电缆连接的作用。

本发明实施例中的电缆4采用三同轴屏蔽电缆，包括线芯13、包裹在线芯13外部的电缆绝缘层14、包裹在电缆绝缘层14外部的屏蔽层15，以及包裹在屏蔽层14外部的保护层16。实际应用中，电缆与接头2插接的一端带有插头3，插头3包括金属针状内芯10、包裹在金属针状内芯10外部的插头绝缘层11，以及包裹在插头绝缘层11外部的插头外壳12，金属针状内芯10可以插入接头金属芯7端部的插孔中，插头外壳12内侧设置有内螺纹，可与接头外壳9末端的外螺纹匹配，电缆线芯13与插头金属针状内芯10焊接，屏蔽层15与插头外壳12焊接。本发明实施例中的电缆与插头3连接处通过热缩管固定，用于将电缆端部设置的插头3与静电传感器的接头2连接，完成螺旋式环状气路静电探测传感器在气路的安装。

本发明实施例中，电缆4与插头3的连接结构中，线芯13与插头的金属针状内芯10焊接，屏蔽层15与插头外壳焊接，电缆与插头连接处通过热缩管固定。

本发明实施例在实际应用中，探极1的结构应薄且轻，从而不对气路气流造成干扰，同时降低传感器安装难度。

本发明实施例在实际应用中，接头2的尺寸不应过长，直径不应过大，金属芯7上的小孔和接头外壳9上的外螺纹可与电缆插头匹配。

本发明实施例提供的螺旋式环状气路静电探测传感器，可实现传感器探极尺寸调节，根据气路尺寸及测量需求实现传感器探测范围的灵活调整，在保证探测精度以及较大探测范围的同时，降低传感器重量，不对气路结构及气体流动造成干扰；同时探极与电缆连接结构简单、安装简便，避免了感应电荷的丢失，以及传感器体积大、重量重等问题，为静电传感器的便携安装以及静电监测技术的广泛应用提供技术支持。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种螺旋式环状气路静电探测传感器，其特征在于，包括：探极、接头和电缆；

其中，所述探极为同轴螺旋式环状结构，用于在径向和轴向进行伸缩调整，使得传感器探极具有调节尺寸的能力，从而根据气路尺寸及测量需求对传感器探测范围进行灵活调整；

所述接头焊接在探极接近气路出口的一端的外侧，所述接头包括：金属芯、包裹在金属芯外部的接头绝缘层，以及包裹在接头绝缘层外部的接头外壳，所述金属芯与电缆连接的端部设置有插孔，所述接头外壳与电缆连接的一端设置有外螺纹；

所述电缆采用三同轴电缆，电缆与接头插接的一端接有插头，所述插头包括金属针状内芯、包裹在内芯外部的插头绝缘层，以及包裹在插头绝缘层外部的插头外壳，金属针状内芯用于插入到金属芯端部的插孔中，插头外壳内侧设置有内螺纹，使得所述插头与静电探测传感器的接头端部匹配安装；

所述探极的螺旋式环状结构由矩形薄片加工成形，用于通过拉伸和压缩对径向和轴向尺寸进行调整，且拉伸和压缩后的形状尺寸具有保形性，使得拉伸和压缩后探极的形状尺寸可放置在被测气路管道中；

被探测的气路管道为金属管道，通过拉伸和压缩调整将螺旋状探极结构调整为总长与被探测的气路管道的管道长度相同，外径小于被探测的气路管道的内径，使得螺旋状探极刚好放入被测气路管道中，且不对气路气流造成干；所述接头通过气路管道管壁上的孔伸出，使得接头外壳端部的外螺纹位于气路管道的外侧。

2.根据权利要求1所述的螺旋式环状气路静电探测传感器，其特征在于，所述探极采用具有导电性能的金属材料形成探极金属层，且所述探极金属层的外侧包裹有探极绝缘层，用于防止感应电荷丢失，增加传感器的屏蔽性能及抗干扰性能。

3.根据权利要求1～2中任一项所述的螺旋式环状气路静电探测传感器，其特征在于，所述探极与所述接头的焊接结构中，所述接头的金属芯焊接在探极外侧接近气路出口的一端，所述金属芯与探极金属层焊接，接头绝缘层与探极绝缘层相连接。

4.根据权利要求1～2中任一项所述的螺旋式环状气路静电探测传感器，其特征在于，包裹在所述接头绝缘层外部的接头外壳采用金属材料，且所述接头外壳与气路管壁相连接，接头外壳端部的外螺纹，用于保护、屏蔽接头内部结构，并且具有与电缆连接的作用。

5.根据权利要求1～2中任一项所述的螺旋式环状气路静电探测传感器，其特征在于，

所述三同轴电缆包括：线芯、包裹在线芯外部的电缆绝缘层、包裹在电缆绝缘层外部的屏蔽层，以及包裹在屏蔽层外部的保护层。

6.根据权利要求5所述的螺旋式环状气路静电探测传感器，其特征在于，

所述电缆与插头的连接结构中，线芯与插头的金属针状内芯焊接，屏蔽层与插头外壳焊接，电缆与插头连接处通过热缩管固定。