【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机测量，涉及一种基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置和方法。
技术介绍
1、发动机是航空、航海、能源工业系统广泛应用的动力装置，由高速旋转的转子、静子、机匣和轴承组成。发动机叶尖径向间隙是指发动机各级转子叶片叶尖与发动机机匣之间的距离。航空发动机叶尖间隙的大小对于压气机和涡轮的效率有很大的影响，尤其对高压压气机的后几级和高压涡轮的影响更大。为提高发动机的性能和效率，就要使转子叶尖径向间隙尽可能小，以减少工作介质泄漏而造成的损失，然而间隙过小，可能会使叶尖与机匣碰摩，影响发动机的安全。
2、目前比较常见的间隙测量方法包括电容法、光学法、电涡流法和微波法等。其中，基于激光的光学间隙测量技术应用较早，且这类方法具有高灵敏度，高分辨率，抗电磁干扰，超高电绝缘，结构简单，性能稳定，设计灵活，能在恶劣环境下工作，适应于静态和动态叶尖间隙的实时监测。此外，光学探头可以做的很小，频带宽，有优良的动态响应性能，因此成为近年来的研究热点。
3、现有的光学间隙测试系统的校准大多都是在静态条件下开展的，但是发动机上的叶尖间隙测量是一个动态旋转过程，现有静态校准系统给出的校准结果并不能保证传感器在发动机实际测试过程间隙测量结果的准确性，这必然影响后续对发动机性能的分析，阻碍发动机间隙的有效设计和发动机性能的提升。因此光学间隙测试系统的动态校准更适合工程实际的要求。
4、针对转盘的旋转状态，动态校准过程存在的主要困难在于旋转前后静态下给出的标准叶尖间隙值会发生变化。转盘旋转前，校准系统首先通
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，采用台阶状的叶片作为动态下的间隙标准，台阶高度经过专门的设备进行标定，通过将光学间隙测量系统测量得到的台阶高度差值与标定后的台阶值进行对比得到光学间隙测量传感器的校准曲线，实现光学间隙测量系统动态校准，且能够实现光学间隙测量传感器在高速旋转条件下的动态校准。
2、本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。
3、本专利技术公开的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，包括台阶型叶片结构的转动部件、位移调整机构、隔振平台。所述台阶型叶片结构的转动部件主要实现发动机旋转环境的动态模拟和动态下标准间隙值的提供；所述台阶型叶片结构包括台阶型叶片结构的校准叶盘、高速电机和相关的配套支撑组件。所述台阶型叶片结构的校准叶盘的叶片采用台阶结构设计，台阶的高度值覆盖被校准传感器的量程范围；所述高速电机提供高速的旋转环境，能够满足转速的量程范围要求，所述台阶型叶片结构的校准叶盘通过配套支撑组件安装在所述高速电机上；所述配套支撑组件包括轴套、键槽，用于实现叶盘与所述高速电机的可靠连接。所述位移调整机构用于实现光学间隙测量的传感器探头与叶片正对位置的调整。所述位移调整机构主要由空间上三个方向相互垂直的位移机构组合组成。间隙方向的位移机构用于实现被校传感器与叶片初始距离的调节，保证校准过程中光信号的稳定；其他两个方向的位移机构用于实现被校传感器与叶片相对位置的调整，保证相对叶片的测量位置固定。所述隔振平台为所述位移调整机构提供稳定的工作环境，所述隔振平台安装在地面上，且与所述高速电机不共地基，隔离地面和高速电机振动对校准过程的影响。
4、本专利技术还公开的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准方法，基于所述本专利技术公开的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置实现。所述基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准方法为，校准盘工作在要求的转速下，采用光学间隙测量系统进行指定叶片的间隙测量。针对同一个叶片，测量结果包含叶片台阶上表面的测量曲线和叶片台阶下表面的测量曲线，测量的台阶高度差由台阶下表面的测量曲线的平均值与台阶上表面的测量曲线的平均值的差值的绝对值给出；针对全量程范围内的所有叶片通过上述计算上下表面平均值差值的方式进行各台阶高度值的计算，通过将测量的台阶高度值与事先标定的台阶高度值进行对比得到光学间隙测量传感器的校准曲线，实现光学间隙测量系统动态校准。
5、作为优选，为保证结构稳定性，校准叶盘的叶片采用对称结构设计，相同高度的台阶叶片间距180°。
6、作为优选，叶片台阶的上下两个端面平行，均为与叶盘同轴的曲面，保证同一端面上间隙测量结果的一致。
7、有益效果：
8、1、本专利技术公开的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，在校准装置的设计过程中充分考虑动态情况下标准间隙值的确定方式，通过计算台阶叶片台阶高度的方式避免动态高速旋转条件下由于轴偏和振动等造成的动态下与静态下标准间隙的变化问题。
9、2、本专利技术公开的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，利用台阶表示叶尖间隙的变化，通过不同叶片包含不同的台阶高度从而覆盖整个校准量程，避免现有校准装置中需要通过多次移动位移机构来实现全量程的覆盖要求，具有模拟实际测试环境，结构简单，功能完善，校准精度高等优势。
10、3、本专利技术公开的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，位移调整机构通过螺栓固定在隔振平台上，隔振平台安装在地面上，且不与高速电机共地基，能够隔离地面和高速电机振动对校准过程的影响。
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1.基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，其特征在于：包括转动部件、位移调整机构和隔振平台；
2.如权利要求1所述的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，其特征在于：所述隔振平台安装在地面上，且与所述高速电机不共地基，隔离地面和高速电机振动对校准过程的影响；隔振平台上方依次安装调节底座、位移调整机构和传感器安装结构。
3.如权利要求1所述的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，其特征在于：校准叶盘的叶片采用对称结构，相同高度的台阶叶片间距180°。
4.如权利要求1所述的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，其特征在于：叶片台阶的上下两个端面平行，均为与叶盘同轴的曲面。
5.基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态标定方法，基于如权利要求1、2、3或4所述光学间隙测量系统动态校准装置实现，其特征在于：校准盘工作在要求的转速下，采用被校传感器进行指定叶片的间隙测量；针对同一个叶片，测量结果包含了叶片台阶上表面的测量曲线和叶片台阶下表面的测量曲线，测量的台阶高度差由台阶下表面的测量曲线的平
...【技术特征摘要】
1.基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，其特征在于：包括转动部件、位移调整机构和隔振平台；
2.如权利要求1所述的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，其特征在于：所述隔振平台安装在地面上，且与所述高速电机不共地基，隔离地面和高速电机振动对校准过程的影响；隔振平台上方依次安装调节底座、位移调整机构和传感器安装结构。
3.如权利要求1所述的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，其特征在于：校准叶盘的叶片采用对称结构，相同高度的台阶叶片间距180°。
4.如权利要求1所述的基于台阶型叶片结构的光学间隙测量系统动态校准装置，其特征在于：叶片台阶的上下...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴娅辉，谢兴娟，吴惠明，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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