CN203100688U - 一种测量旋转叶片叶尖间隙的光纤传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光纤传感器，尤其涉及一种测量旋转叶片叶尖间隙的光纤传感器。其包括探头（3），其特征是：所述探头（3）由单根发射光纤（1）和三组接收光纤束（2）三圈型紧密排列而成，单根发射光纤（1）位于中心位置，三组接收光纤束（2）以单根发射光纤（1）为中心紧密排列。本实用新型采用三圈型光纤排列方式，减小了探头（3）的尺寸，增大了线性测量范围，提高了灵敏度。本实用新型具有三组接收光纤束，可获得三组光强信号，通过对获得的三组光强信号做比值处理可以减小甚至消除叶尖表面反射率变化、叶尖表面与传感器端面间夹角变化对测量结果的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤传感器，尤其涉及一种测量旋转叶片叶尖间隙的光纤传感器。
背景技术
随着现代发动机技术的发展，发动机的叶片叶尖间隙越来越小，叶片叶尖间隙的实时监测技术已成为电力工业、能源工业、航空、航运业亟待解决的难题。近年来随着光纤技术的发展，人们开始使用光纤传感器对叶片叶尖间隙进行非接触测量。
单光纤传光、1组光纤束接收散射光形式的传感器的整体结构和信号处理相对比较简单，其输出信号由接收光纤的光强决定。其缺点是 ：1是光源发光强度的波动将直接影响测量时的输出信号，2是 叶片叶尖表面反射系数的变化会使传感器性能改变，使标定结果失去意义，3是传光束中光纤的弯曲损耗和传输损耗对测量结果产生影响，4是被测表面与传感器端面夹角变化对传感器的输出光强影响很大。
单光纤传光、两组光纤束接收散射光形式的传感器，其特点是：所采用的光纤为多模光纤，结构简单，可靠性好，信号检测简单，加工工艺比较成熟，而且多模光纤具有较大的直径，光很容易耦合进光纤，端面接收面积也较大，能接收到足够的光强。光强的比值能够消除反射率和光源波动的影响，但无法消除或减小由于被测表面与传感端面间夹角带来的测量误差。
轮辐式光纤传感器侧头结构是采用尺寸和数值孔径很小的单模光纤照明，八根多模接收光纤构成八通道光纤补偿网络，沿圆周以一定的距离对称排列成轮辐状二维阵列。实际测量时，首先获取被测点处微小面元的倾斜信息，以便对传感器测量值进行实时误差修正，来解决被测表面倾斜对传感器输出光强的影响。该方法虽然可以对倾角进行补偿，但是用单个光纤接收信号一般很弱，且每根接收光纤的信号都独立测量，需要八路信号处理装置，给信号处理带来了麻烦；同时采用查表法需要对不同倾斜状态的位移输出曲线进行标定，必须事先获取大量的测量点值，一旦表面材料或微观特性发生变化，还要重新标定。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种单根光纤传光，三组接收光纤束接收散射光的传感器，其能够克服光源波动、表面反射率变化、传感器端面与被测表面之间的倾角给测量带来的影响，实现高速、实时、精确、便捷的测量旋转叶片叶尖间隙。
本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种测量旋转叶片叶尖间隙的光纤传感器，包括探头，其特殊之处是，所述探头由单根发射光纤和三组接收光纤束三圈型紧密排列而成，单根发射光纤位于中心位置，三组接收光纤束以单根发射光纤为中心紧密排列。
单根发射光纤中射出的光束经过叶尖表面反射后，被三组接收光纤束接收，以光纤接收的光强信号的变化来探测叶尖间隙的变化。对传感器三组光强信号进行比值处理，能够减小甚至消除叶尖表面反射率变化、叶尖表面与传感器端面间夹角变化对测量结果的影响，精确测量旋转叶片叶尖间隙。
实际制作传感器时，无法制作成圆形，作为优选的是以六边形为主，即三组接收光纤束紧密排列成大小不等的六边形结构。
本实用新型采用三圈型光纤排列方式，减小了探头的尺寸，增大了线性测量范围，提高了灵敏度。本实用新型具有三组接收光纤束，可获得三组光强信号，通过对获得的三组光强信号做比值处理可以减小甚至消除叶尖表面反射率变化、叶尖表面与传感器端面间夹角变化对测量结果的影响。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是探头理想情况下的A-A视图；
图3是探头实际的A-A视图：
图中，1是发射光纤， 2是接收光纤束，3是探头，4是接收光纤。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本实用新型进一步的说明：
如附图所示，一种测量旋转叶片叶尖间隙的光纤传感器，包括单根发射光纤1和三组接收光纤束2，接收光纤束2由接收光纤4组成。探头3由单根发射光纤1和三组接收光纤束2三圈型紧密排列而成。单根发射光纤1位于中心位置，三组接收光纤束2以单根发射光纤1为中心紧密排列成大小不等的六边形结构。
Claims (2)
1.一种测量旋转叶片叶尖间隙的光纤传感器，包括探头（3），其特征是：所述探头（3）由单根发射光纤（1）和三组接收光纤束（2）三圈型紧密排列而成，单根发射光纤（1）位于中心位置，三组接收光纤束（2）以单根发射光纤（1）为中心紧密排列。
2.根据权利要求1所述的一种测量旋转叶片叶尖间隙的光纤传感器，其特征是：三组接收光纤束（2）紧密排列成大小不等的六边形结构。
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