CN112781878A - 一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，包括振动传感器，振动传感器下方安装活动柱塞，活动柱塞的上方活动套接调节压冒，下方活动套接安装块；调节压冒包括一体的上部、中部和下部，所述调节压冒的上部位于安装块上方，中部外壁固套安装块，调节压冒的下部、安装块内壁和活动柱塞下方三者之间形成环形腔体，环形腔体内放置调频环，活动柱塞下方设有调频垫，调频垫位于安装块内部，所述安装块通过粘合剂固定于发动机被测结构表面。本发明所述的压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，能够使被测结构的运动精确传递至传感器，确保传感器信号能够对发动机运行状态进行真实的反映，具有较强的工程实施性。
Description
技术领域
本发明属于发动机测试技术领域，尤其是涉及一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构。
背景技术
在发动机台架试验中，振动信号包含了丰富的整机及零部件运行特征，能直接表征发动机的技术状态,是故障征兆的信息载体,因此，对振动信号进行采集、监测，是对发动机异常状态预警、对故障进行判断的一种有效途径。为使振动传感器获得精确而有效的数据，必须采用适当的方法将其安装到发动机被测结构上，使被测结构的运动得到精确传递，不能因为安装问题带来信号失真，影响传感器信号对发动机运行状态的客观反映。
对于压电式振动加速度传感器，安装时应使传感器与被测结构之间有刚性传递，常用的安装连接方法有螺栓安装、磁座安装、粘合安装、绝缘块安装等。螺栓的动力传导性较其它安装方式更好，但在发动机被测结构上钻螺孔会破坏原结构的完整性；磁座安装适用于被测结构是铁磁材料且有平坦表面，不适用于发动机上的铝制结构；粘合安装使传感器成为被测结构的一部分，传感器与被测结构表面间的粘合剂越多，其传递性能就越差，粘合剂硬化后的硬度对系统测试性能也存在影响；绝缘块安装可使传感器与地之间绝缘，有效防止形成地回路，但不同的材料所得到频率响应也是不同的，需考虑如何满足不同频率范围的测试要求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，以解决上述技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，包括包括振动传感器和活动柱塞，所述振动传感器通过螺钉与活动柱塞连接；活动柱塞的上方外部活动套接调节压冒，下方外部活动套接安装块；调节压冒包括一体的上部、中部和下部，所述调节压冒的上部位于安装块上方，中部外壁固套安装块，调节压冒的下部、安装块内壁和活动柱塞下方三者之间形成环形腔体，环形腔体内放置调频环，活动柱塞下方设有调频垫，调频垫位于安装块内部，所述安装块通过粘合剂固定于发动机被测结构表面。
进一步的，所述振动传感器中部设有传感器通孔，活动柱塞顶部设有柱塞螺孔，螺钉穿过所述传感器通孔固定连接至柱塞螺孔。
进一步的，所述安装块内部为台阶式腔体结构，且其中直径较小的腔体部分为内螺纹结构。
进一步的，所述安装块外部为正多边体结构，安装块内部设有互相连通的一号腔体和二号腔体，一号腔体和二号腔体均为圆形柱腔体，一号腔体的外径小于二号腔体的外径，一号腔体的内壁与调节压冒的中部螺纹连接，调节压冒的下部与二号腔体的内壁之间形成间隙。
进一步的，所述安装块的底部设有环形凹槽。
进一步的，所述活动柱塞包括一体结构的连接部、套接部和安装部，连接部下方通过套接部连接至安装部，连接部为内部设有柱塞螺孔，套接部为圆柱结构，安装部为圆盘结构，且圆盘的外径大于圆柱的外径，安装部的外壁与所述二号腔体的内壁活动套接连接，套接部的外部与所述中部、下部活动套接，下部位于安装部的上方，使得下部的外壁、二号腔体的内壁、安装部的上表面之间形成环形腔体。
进一步的，所述安装部的底面和安装块的底部之间形成凹槽，凹槽内放置调频垫。
进一步的，所述调频环、调频垫根据不同频率响应范围的测试要求，采用不同的材料：当测试的目标频率响应不高于1.6kHz时，采用橡胶材料；当测试的目标频率响应在1.6kHz与10kHz区间时，采用低密度聚乙烯材料；当测试的目标频率响应在10kHz以上时，采用环氧树脂材料。
相对于现有技术，本发明所述的压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构具有以下优势：
(1)本发明所述的压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，在保证传感器与发动机被测结构之间刚性传递的前提下，能够使被测结构的运动精确传递至传感器，确保传感器信号能够对发动机运行状态进行真实的反映，具有较强的工程实施性。
(2)本发明所述的压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，避免了传统螺栓安装对发动机被测结构的破坏问题。
(3)本发明所述的压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，以表面粘合的方式实现与被测结构的固定，对不同材质的被测结构具备通用性，粘接面上设置的环形凹槽在保证粘接强度的前提下，降低了对信号传递的影响。
(4)本发明所述的压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，包含的调频部件能以不同的材料及力矩实现不同测试需求下的频率响应目标。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构的剖视图；
图2为本发明实施例所述的螺钉的示意图；
图3为本发明实施例所述的振动传感器的示意图；
图4为本发明实施例所述的调节压冒的示意图；
图5为本发明实施例所述的安装块的示意图；
图6为本发明实施例所述的安装块的剖视图；
图7为本发明实施例所述的调频环的示意图；
图8为本发明实施例所述的活动柱塞的示意图；
图9为本发明实施例所述的活动柱塞的剖视图；
图10为本发明实施例所述的调频垫的示意图。
附图标记说明：
1-螺钉；2-振动传感器；3-调节压冒；31-上部；32-中部；33-下部；4-安装块；41-一号腔体；42-二号腔体；43-环形凹槽；5-调频环；6-活动柱塞；61-连接部；62-套接部；63-安装部；7-调频垫。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，如图1至图10所示，包括螺钉1、振动传感器2、调节压冒3、安装块4、调频环5、活动柱塞6、调频垫7，所述振动传感器2通过螺钉1与活动柱塞6连接；活动柱塞6的上方外部活动套接调节压冒3，下方外部活动套接安装块4；调节压冒3包括一体的上部31、中部32和下部33，所述调节压冒3的上部31位于安装块4上方，中部32外壁固套安装块4，调节压冒3的下部33、安装块4和活动柱塞6下方三者之间形成环形腔体，环形腔体内放置调频环5，活动柱塞6下方设有调频垫7，调频垫7位于安装块4内部，所述安装块4通过粘合剂固定于发动机被测结构表面。
振动传感器2中部设有传感器通孔，活动柱塞6顶部设有柱塞螺孔，螺钉1穿过所述传感器通孔固定连接至柱塞螺孔。
振动传感器2为压电式传感器。压电式传感器的高频特性取决于传感器机械结构的一阶谐振频率，实际使用中往往是其安装谐振频率。安装谐振频率由传感器内部敏感芯体的固有频率、传感器总体质量及安装耦合刚度综合决定。本发明的安装结构在内部的调频元件选定后，调节压冒3的紧固力矩对上述安装耦合刚度是存在影响的。因此，根据不同频率响应范围的测试要求，需对调节压冒3的紧固力矩进行调整，保证在该紧固力矩作用下，振动传感器2在特定幅值的振动输入激励下，输出幅值大于等于0.707倍输入幅值的频率范围位于测试要求的频率响应范围之内。
安装块4内部为台阶式腔体结构，且其中直径较小的腔体部分为内螺纹结构；在一个或多个实施例中，安装块4外部为正多边体结构，安装块4内部设有互相连通的一号腔体41和二号腔体42，一号腔体41和二号腔体42均为圆形柱腔体，且二者的外径不同，一号腔体41和二号腔体42的交接处形成台阶结构。优选的，一号腔体41的外径小于二号腔体42的外径，一号腔体41内壁上均设有内螺纹，一号腔体41的内壁与调节压冒3的中部32螺纹连接，调节压冒3的下部33与二号腔体42的内壁之间形成间隙。
安装块4的底部设有环形凹槽43，环形凹槽43用于通过粘合剂实现与发动机被测结构表面的固定。环形凹槽43这种结构避免了传统螺栓安装对发动机被测结构的破坏问题，表面粘合的固定方式对不同材质的被测结构具备通用性，粘接面上设置的环形凹槽在保证粘接强度的前提下，降低了对信号传递的影响。
活动柱塞6包括一体结构的连接部61、套接部62和安装部63，连接部61下方通过套接部62连接至安装部63，连接部61的外部为正多边体结构，连接部61为内部设有柱塞螺孔，柱塞螺孔与螺钉1螺纹连接；套接部62为圆柱结构，安装部63为圆盘结构，且圆盘的外径大于圆柱的外径，安装部63的外壁与所述二号腔体42的内壁活动套接连接，即安装部63可在外力作用下沿二号腔体42上下运动，
套接部62的外部与所述中部32、下部33活动套接，下部33位于安装部63的上方，使得下部33的外壁、二号腔体42的内壁、安装部63的上表面之间形成环形腔体，环形腔体内用于放置调频环5。
安装部63的底面和安装块4的底部之间形成凹槽，凹槽内放置调频垫7。优选的，凹槽为圆形槽。
调频环5、调频垫7的位置不进行锁定，而是随着调节压冒3压紧程度的不同而自由进行压缩与回弹状态的切换，保证该安装结构中始终存在有效的频率调节作用；
调频环5、调频垫7根据不同频率响应范围的测试要求，采用不同的材料：当测试的目标频率响应不高于1.6kHz时，采用橡胶材料；当测试的目标频率响应在1.6kHz与10kHz区间时，采用低密度聚乙烯材料；当测试的目标频率响应在10kHz以上时，采用环氧树脂材料。实际测试中，通过调频环、调频垫材料的选择与更换，实现不同测试需求下的频率响应目标。同时，当测试的目标频率响应在2kHz以上时，以少量润滑油填充安装块4腔内的空隙以增加安装刚度。
一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，具体的实施过程如下：压电式振动传感器2在安装前，需要对发动机被测结构的表面进行处理，要保证安装耦合面的光滑平整，避免被测结构表面存在划痕、擦伤或变形对频率响应造成影响。将调频环5、活动柱塞6、调频垫7依次置于安装块4直径较大的二号腔体42内，在此基础上对安装块4下表面的环形凹槽43进行均匀适量的涂胶，再粘贴于发动机被测结构表面；待充分的粘合固定后，以既定紧固力矩将调节压冒3装入安装块4直径较小的一号腔体41内；最后，通过将螺钉1穿过所述传感器通孔固定连接至活动柱塞的柱塞螺孔。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，其特征在于：包括振动传感器和活动柱塞，所述振动传感器通过螺钉与活动柱塞连接；活动柱塞的上方外部活动套接调节压冒，下方外部活动套接安装块；调节压冒包括一体的上部、中部和下部，所述调节压冒的上部位于安装块上方，中部外壁固套安装块，调节压冒的下部、安装块内壁和活动柱塞下方三者之间形成环形腔体，环形腔体内放置调频环，活动柱塞下方设有调频垫，调频垫位于安装块内部，所述安装块通过粘合剂固定于发动机被测结构表面。
2.根据权利要求1所述的一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，其特征在于：振动传感器中部设有传感器通孔，活动柱塞顶部设有柱塞螺孔，螺钉穿过所述传感器通孔固定连接至柱塞螺孔。
3.根据权利要求1所述的一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，其特征在于：安装块内部为台阶式腔体结构，且其中直径较小的腔体部分为内螺纹结构。
4.根据权利要求1所述的一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，其特征在于：安装块外部为正多边体结构，安装块内部设有互相连通的一号腔体和二号腔体，一号腔体和二号腔体均为圆形柱腔体，一号腔体的外径小于二号腔体的外径，一号腔体的内壁与调节压冒的中部螺纹连接，调节压冒的下部与二号腔体的内壁之间形成间隙。
5.根据权利要求1所述的一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，其特征在于：安装块的底部设有环形凹槽。
6.根据权利要求4所述的一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，其特征在于：活动柱塞包括一体结构的连接部、套接部和安装部，连接部下方通过套接部连接至安装部，连接部为内部设有柱塞螺孔，套接部为圆柱结构，安装部为圆盘结构，且圆盘的外径大于圆柱的外径，安装部的外壁与所述二号腔体的内壁活动套接连接，套接部的外部与所述中部、下部活动套接，下部位于安装部的上方，使得下部的外壁、二号腔体的内壁、安装部的上表面之间形成环形腔体。
7.根据权利要求6所述的一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，其特征在于：安装部的底面和安装块的底部之间形成凹槽，凹槽内放置调频垫。
8.根据权利要求1所述的一种压电式振动传感器在发动机台架试验的安装结构，其特征在于：调频环、调频垫根据不同频率响应范围的测试要求，采用不同的材料：当测试的目标频率响应不高于1.6kHz时，采用橡胶材料；当测试的目标频率响应在1.6kHz与10kHz区间时，采用低密度聚乙烯材料；当测试的目标频率响应在10kHz以上时，采用环氧树脂材料。
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