CN114323666A - 一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置 - Google Patents
一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114323666A CN114323666A CN202111680235.6A CN202111680235A CN114323666A CN 114323666 A CN114323666 A CN 114323666A CN 202111680235 A CN202111680235 A CN 202111680235A CN 114323666 A CN114323666 A CN 114323666A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- photodiode
- light
- ultraviolet
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置，用于燃烧振荡主动控制，属于航空发动机信号探测与控制技术领域。本发明由耐高温紫外双凸透镜、准直器、光纤、滤光片固定装置、光纤‑光电二极管连接器组成。耐高温紫外双凸透镜将火焰光聚焦于准直器镜头前，准直器将火焰光进一步聚焦至光纤内，光纤将火焰光远距离传输；在滤光片固定装置中，火焰光先从光纤射出，经过滤光片后得到特定紫外波段的光信号，再重新耦合进光纤内传输，最终在光纤‑光电二极管连接器中，光信号从光纤出射孔精确射向光电二极管的感光面。本发明提供一种航空发动机燃烧室紫外光传导装置，具有光损耗低、结构简单、成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机燃烧室光传导技术，尤其是提供了一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置，用于燃烧振荡主动控制，属于航空发动机信号探测与控制技术领域。
技术背景
在航空发动机燃烧室处于贫油燃烧状态时，容易出现燃烧振荡现象，严重时会破坏燃烧室结构。为实现燃烧振荡的主动控制，有必要对燃烧振荡现象的主要特征进行探测，一种方法是对燃烧过程中的热释放率进行探测。燃烧产物中的羟基浓度决定羟基的发射光谱强度，而羟基浓度反映了燃烧过程中的热释放率。通过测量羟基发射光谱强度的波动可间接探测火焰热释放率波动，从而得到燃烧振荡的频率、相位、幅值。羟基发射光谱主要集中在紫外波段，可通过光电二极管采集，但光电二极管及其信号处理电路不能工作在靠近火焰的高温环境中，高温环境不仅会增加光电二极管的暗电流和采集电路的噪声，对测量结果造成影响，还会缩短电子元器件的寿命，因此需要相应的光传导装置，将紫外光传导至低温环境中。由于羟基发射光谱强度较低，且火焰光较为发散，实现羟基紫外发射光的远距离、低损耗传导具有一定的难度。
专利CN101414028A公开了一种新型紫外光传输光纤，但缺少相应的装置将发散的紫外光耦合进光纤内传输。专利CN103698899A公开了一种低损耗极紫外光传输系统，但羟基发射光谱波段并不在其适用波段内。
发明内容
本发明旨在解决航空发动机燃烧室微弱紫外光传导困难的问题，公开了一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置。本发明由耐高温紫外双凸透镜(1)、准直器(2)、第一光纤(3)、滤光片固定装置(4)、第二光纤(5)、光纤-光电二极管连接器(6)、光电二极管(7)组成，可实现航空发动机燃烧室紫外光信号远距离、低损耗传导，通过光电二极管测得的紫外光信号强度可反映燃烧室内的热释放率大小。
本发明的耐高温紫外双凸透镜(1)采用熔融石英材料，融化温度在2000K以上，热膨胀系数小，具有极高的热震稳定性，可稳定工作在航空发动机燃烧室恶劣环境中。其作用是将发散的火焰光聚焦成面积与准直器(2)镜头相等的近似平行光，并且该透镜上镀有紫外增透膜，增强紫外光的透过率，准直器再将聚焦形成的平行光进一步聚焦进第一光纤(3)内。第一光纤(3)可将光信号远距离、低损耗传输，滤光片固定装置(4)安装在第一光纤尾部，由两法兰盘和两准直器组成。滤光片置于两法兰盘之间，两法兰盘通过螺栓螺母连接，两法兰盘中心开有内螺纹，分别与两准直器通过螺纹装配固定，准直器镜头中心、法兰盘中心、滤光片中心共轴，第一光纤(3)内传输的光先经过准直器转为平行光，平行光经滤光片后只保留特定紫外波段光信号，经过滤光片后的平行光再通过准直器重新耦合至第二光纤(5)内，第二光纤内的光信号随后进入光纤-光电二极管连接器(6)，光纤-光电二极管连接器(6)一端开有外螺纹和圆孔，外螺纹与第二光纤(5)接头装配，第二光纤(5)接头的插芯从圆孔伸入，另一端开有外螺纹和带内槽的圆孔，外螺纹用于将光纤-光电二极管连接器(6)固定在其它装置上，光电二极管(7)可从带内槽的圆孔伸入，内槽用于光电二极管(7)的周向固定。光电二极管(7)端面和第二光纤(5)插芯端面在连接器内实现精准对接，保证第二光纤(5)内的光信号最终精准射向光电二极管(7)的感光面上，光纤-光电二极管连接器(6)还起到屏蔽外界光源干扰的作用。
本发明具有的明显优势是：
(1)、本发明提供了一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置，是航空发动机燃烧室微弱紫外光低损耗长距离传导的一种切实可行的方案。
(2)、本发明的滤光片固定装置，结构简单易拆卸，可方便的更换不同波长范围的滤光片，极大地降低了成本。
(3)、本发明的光纤-光电二极管连接器，以较低的成本实现了光纤与光电二极管的直接耦合，并可为光电二极管提供光学屏蔽。
附图说明
图1面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置原理示意图
其中：(1)、耐高温紫外双凸透镜，(2)、准直器，(3)、第一光纤，(4)、滤光片固定装置，(5)、第二光纤，(6)、光纤-光电二极管连接器，(7)光电二极管，(8)、航空发动机燃烧室。
图2滤光片固定装置示意图
图3光纤-光电二极管连接器示意图
具体实施方式
本发明提供一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置原理示意图如图1所示。由耐高温紫外双凸透镜(1)、准直器(2)、第一光纤(3)、滤光片固定装置(4)、第二光纤(5)、光纤-光电二极管连接器(6)、光电二极管(7)组成。
耐高温紫外双凸透镜(1)用于将发散的火焰光聚焦成面积与准直器(2)镜头相等的近似平行光，采用熔融石英材料，直径为50.8mm，焦距为60mm，透镜上镀有紫外增透膜，增强紫外光的透过率，增透膜波长范围为250-450nm。准直器(2)再将聚焦形成的平行光进一步聚焦，并耦合进第一光纤(3)内，准直器(2)镜头直径为10mm，焦距为15mm。第一光纤(3)将光信号远距离、低损耗传输，第一光纤(3)芯径为1000μm，总长度为1m，接头型号为SMA905。
滤光片固定装置(4)由两法兰盘和两准直器组成。滤光片置于两法兰盘之间，两法兰盘通过M3.5螺栓螺母连接，两法兰盘中心开有3/8-24UNF内螺纹，分别与两准直器通过螺纹装配固定，准直器镜头直径为6mm，焦距为10mm，准直器镜头中心、法兰盘中心、滤光片中心共轴。第一光纤(3)内传输的光先经过准直器转为平行光，平行光经滤光片后只保留特定紫外波段的光信号，经过滤光片后的平行光再通过准直器重新耦合至第二光纤(5)内。第二光纤芯径为1000μm，长度为36mm，接头类型为SMA905，滤光片的中心波长为317nm，带宽为20nm；
光纤-光电二极管连接器(6)其一端开有1/4-36UNS外螺纹和直径3.2mm、深度10mm的圆孔，1/4-36UNS外螺纹与第二光纤(5)接头装配，第二光纤(5)接头的插芯从圆孔伸入，另一端开有M10外螺纹和带内槽的圆孔，圆孔直径5.5mm、深度12mm，光电二极管(7)从圆孔伸入，内槽用于光电二极管(7)周向固定，光电二极管(7)端面和第二光纤(5)插芯端面在连接器内实现精准对接。根据光电二极管探测到的紫外光信号强度，可以反映热释放率大小。
由此本发明给出功能有效且运行可靠的解决方案，可以实现航空发动机燃烧室微弱紫外光低损耗、长距离传导。可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置，其特征在于：由耐高温紫外双凸透镜(1)、准直器(2)、第一光纤(3)、滤光片固定装置(4)、第二光纤(5)、光纤-光电二极管连接器(6)、光电二极管(7)组成；所述的耐高温紫外双凸透镜(1)用于将航空发动机燃烧室火焰光聚焦于准直器(2)镜头前；所述的准直器(2)用于将火焰光进一步聚焦进第一光纤(3)内；所述的第一光纤(3)用于长距离低损耗传输火焰光信号；所述的滤光片固定装置(4)由法兰盘和准直器组成，用于将滤光片固定在光路中；所述的第二光纤(5)用于连接滤光片固定装置(4)和光纤-光电二极管连接器(6)；所述的光纤-光电二极管连接器(6)用于光纤与光电二极管的耦合，并起到屏蔽外界光源干扰的作用。
2.根据权利要求1所述的一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置，其特征在于：所述的耐高温紫外双凸透镜(1)采用紫外熔融石英材料，用于将发散的火焰光聚焦成面积与准直器(2)镜头相等的近似平行光，并且该透镜上镀有紫外增透膜，增强紫外光的透过率。
3.根据权利要求1所述的一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置，其特征在于：所述的滤光片固定装置(4)由两法兰盘和两准直器组成，滤光片置于两法兰盘之间，两法兰盘通过螺栓螺母连接，两法兰盘中心开有内螺纹，分别与两准直器通过螺纹装配固定，准直器镜头中心、法兰盘中心、滤光片中心共轴，光纤内传输的光先经过准直器转为平行光，平行光经滤光片后只保留特定紫外波段的光信号，经过滤光片后的平行光再通过准直器重新耦合进第二光纤(5)内。
4.根据权利要求1所述的一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置，其特征在于：所述的光纤-光电二极管连接器(6)，其一端开有外螺纹和圆孔，外螺纹与第二光纤(5)接头装配，光纤接头的插芯从圆孔伸入，另一端开有外螺纹和带内槽的圆孔，外螺纹用于将光纤-光电二极管连接器(6)固定在其它装置上，光电二极管(7)从带内槽的圆孔伸入，内槽用于光电二极管(7)的周向固定，光电二极管(7)端面和第二光纤(5)插芯端面在连接器内实现精准对接，使第二光纤(5)出射光能够精确射向光电二极管(7)的感光面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111680235.6A CN114323666A (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111680235.6A CN114323666A (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114323666A true CN114323666A (zh) | 2022-04-12 |
Family
ID=81022432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111680235.6A Pending CN114323666A (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114323666A (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101071065A (zh) * | 2006-05-12 | 2007-11-14 | 福斯尔动力系统公司 | 火焰检测装置和火焰检测方法 |
| CN101414028A (zh) * | 2008-09-27 | 2009-04-22 | 长飞光纤光缆有限公司 | 新型紫外传输光纤及其制备方法 |
| CN101956997A (zh) * | 2009-06-15 | 2011-01-26 | 通用电气公司 | 用于燃烧控制的光学探询传感器 |
| CN102507489A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 北京航天益来电子科技有限公司 | 检测样气中有害气体浓度的装置及方法 |
| CN105651747A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-06-08 | 浙江工业大学 | 一种用于定点捕捉火焰自由基荧光强度的测量装置 |
| CN205333954U (zh) * | 2016-01-07 | 2016-06-22 | 浙江工业大学 | 一种用于定点测量火焰自由基荧光强度的卡塞格林镜头 |
| CN107940500A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-20 | 苏州汉策能源设备有限公司 | 一种基于光电二极管的火焰检测装置 |
| CN207473920U (zh) * | 2017-07-14 | 2018-06-08 | 陈浩然 | 一种物理实验用遮光套筒 |
| CN108226717A (zh) * | 2016-12-15 | 2018-06-29 | 深圳先进技术研究院 | 一种弓网燃弧监测系统 |
| CN108593116A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-28 | 武汉理工大学 | 超高温深紫外光纤传感探测系统 |
| CN207992534U (zh) * | 2018-03-29 | 2018-10-19 | 深圳正和捷思科技有限公司 | 一种高隔离度滤光片 |
| CN208999302U (zh) * | 2018-09-27 | 2019-06-18 | 中节能天融科技有限公司 | 一种基于红外技术测量气体浓度的检测装置 |
| CN210222295U (zh) * | 2019-09-09 | 2020-03-31 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种聚光/滤光一体化的光纤准直器适配器 |
| CN111273411A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-12 | 西安理工大学 | 一种高气密性的光纤与光电探测器封装装置及方法 |
| CN113484025A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-10-08 | 合肥工业大学 | 一种光学发动机火焰测温装置 |
| CN113687406A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-11-23 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 脉冲中子发射时间探测器 |
-
2021
- 2021-12-31 CN CN202111680235.6A patent/CN114323666A/zh active Pending
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101071065A (zh) * | 2006-05-12 | 2007-11-14 | 福斯尔动力系统公司 | 火焰检测装置和火焰检测方法 |
| CN101414028A (zh) * | 2008-09-27 | 2009-04-22 | 长飞光纤光缆有限公司 | 新型紫外传输光纤及其制备方法 |
| CN101956997A (zh) * | 2009-06-15 | 2011-01-26 | 通用电气公司 | 用于燃烧控制的光学探询传感器 |
| CN102507489A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 北京航天益来电子科技有限公司 | 检测样气中有害气体浓度的装置及方法 |
| CN105651747A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-06-08 | 浙江工业大学 | 一种用于定点捕捉火焰自由基荧光强度的测量装置 |
| CN205333954U (zh) * | 2016-01-07 | 2016-06-22 | 浙江工业大学 | 一种用于定点测量火焰自由基荧光强度的卡塞格林镜头 |
| CN108226717A (zh) * | 2016-12-15 | 2018-06-29 | 深圳先进技术研究院 | 一种弓网燃弧监测系统 |
| CN207473920U (zh) * | 2017-07-14 | 2018-06-08 | 陈浩然 | 一种物理实验用遮光套筒 |
| CN107940500A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-20 | 苏州汉策能源设备有限公司 | 一种基于光电二极管的火焰检测装置 |
| CN207992534U (zh) * | 2018-03-29 | 2018-10-19 | 深圳正和捷思科技有限公司 | 一种高隔离度滤光片 |
| CN108593116A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-28 | 武汉理工大学 | 超高温深紫外光纤传感探测系统 |
| CN208999302U (zh) * | 2018-09-27 | 2019-06-18 | 中节能天融科技有限公司 | 一种基于红外技术测量气体浓度的检测装置 |
| CN210222295U (zh) * | 2019-09-09 | 2020-03-31 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种聚光/滤光一体化的光纤准直器适配器 |
| CN111273411A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-12 | 西安理工大学 | 一种高气密性的光纤与光电探测器封装装置及方法 |
| CN113484025A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-10-08 | 合肥工业大学 | 一种光学发动机火焰测温装置 |
| CN113687406A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-11-23 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 脉冲中子发射时间探测器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021197240A1 (zh) | 多通道光接收模块 | |
| CN103438814A (zh) | 一种叶尖间隙光纤测量方法及装置 | |
| CN101826700A (zh) | 一种2μm半导体激光器高耦合效率单模光纤准直器 | |
| JP2015518185A (ja) | 高性能空間フィルタ | |
| CN104076456A (zh) | 一种小型化的单纤双向光学器件 | |
| KR900007290B1 (ko) | 다수의 타게트 탐지 시스템 및 방법 | |
| CN114323666A (zh) | 一种面向航空发动机燃烧室热释放率探测的紫外光传导装置 | |
| CN215415035U (zh) | 一种低噪声光纤气室 | |
| JP2004006638A (ja) | 高性能高信頼性小型光パワーモニタ及びその製造方法 | |
| CN113885146A (zh) | 避免探测器发生耦合移位的耦合方法 | |
| CN201616584U (zh) | 一种可见光波段光纤耦合激光器功率监控结构 | |
| CN210803798U (zh) | 应用于otdr测距收发同波长bosa光器件 | |
| CN219657907U (zh) | 一种采用准直光路的信号传输装置 | |
| CN208125572U (zh) | 一种高精度大气颗粒物监测雷达的光学系统 | |
| CN210334786U (zh) | 一种具有杂光吸收腔的激光加工头 | |
| CN204855370U (zh) | 一种具有对抗光束抖动的燃烧检测装置 | |
| CN207661821U (zh) | 一种基于光电二极管的火焰检测装置 | |
| CN216012528U (zh) | 透射型荧光晶体光纤温度探头及光纤温度探测系统 | |
| WO2022188328A1 (zh) | 一种旋转关节的光信号传输系统及方法 | |
| CN213068140U (zh) | 一种极性检测设备光纤接头 | |
| CN113567702A (zh) | 一种用于弹速测量的磁光测速系统及其磁光测速方法 | |
| WO2020000775A1 (zh) | 一种紧凑型Tap PD | |
| CN112881335A (zh) | 一种低噪声光纤气室及其调试方法 | |
| CN110794528A (zh) | 应用于otdr测距收发同波长bosa光器件 | |
| CN215114856U (zh) | 一种分光探测器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220412 |