基于大頻差雙頻激光的旋轉葉片葉尖間隙測量技術.pdf

1、旋轉葉片葉尖與機匣間的間隙是影響航空發(fā)動機、汽輪機、煙氣輪機、鼓風機等重大裝備安全工作性能、能量轉換效率的重要參數。葉尖間隙的動態(tài)、在線測量是大型旋轉機械實現健康監(jiān)測、故障診斷、主動間隙控制的關鍵技術和制約瓶頸之一。本文通過對苛刻工業(yè)現場環(huán)境下葉尖間隙測量的特殊應用技術需求進行分析，提出了一種基于大頻差雙頻激光的葉尖間隙測量新方法。通過設計完整的基于大頻差雙頻激光的葉尖間隙測量系統(tǒng)結構，并對系統(tǒng)測量模型、誤差模型進行推導和仿真，通過詳細

2、的系統(tǒng)軟、硬件模塊設計和調試，本文最終完成了初步系統(tǒng)聯調實驗。主要包括以下幾個部分：
　　 (1)研究采用光纖光路結構的拍波(雙頻激光的合成波)信號傳輸技術，提出了基于大頻差雙頻激光的葉尖間隙測量新方法。雙路拍波信號的相位差只與包含葉尖間隙信息的光程差有關，而與葉片特性、電磁環(huán)境干擾等無關，從而提高測量精度，并可實現自標定(標定的基準單位是自身的拍波波長)。
　　 (2)深入分析了基于大頻差雙頻激光的葉尖間隙測量系統(tǒng)的誤

3、差源并經理論推導建立了誤差模型和影響機制。使用matlab工具仿真驗證了誤差模型的正確性，指出影響系統(tǒng)測量精度的主要誤差因素，較系統(tǒng)地探索了該方法的測量精度潛力。
　　 (3)詳細設計并制作了整個測量系統(tǒng)的軟、硬件，形成較完整的系統(tǒng)樣機。具體包括：1)雙路拍波光纖化、微型化光路系統(tǒng)搭建和光纖傳感器設計；2)電路系統(tǒng)設計、制板和調試，如APD高壓偏置電源電路、低噪聲微波級聯放大電路、本振電路、混頻電路；3)基于全相位FFT的高精度