CN109269625B - 一种基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法，设计了一种双光纤束叶端定时传感器结构，光纤束之间空间相移固定距离，每个光纤束都能独立感知光强信号，以两光纤束光强信号交点为动态阈值，触发叶端定时信号，判定叶片到达时刻。同传统的以固定阈值触发叶端定时信号的方法相比，动态阈值双光纤束叶端定时测量方法理论上可以消除叶端间隙变化对叶端定时信号的影响，抑制环境噪声等引入的定时不确定度，提高叶端定时精度。本发明具有精度高、可靠性强等优点。

Description

一种基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法
技术领域
本发明属于航空发动机叶片振动测试技术领域，特别涉及一种基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法。
背景技术
航空发动机叶片振动测试普遍采用叶端定时测量技术，其以叶片反射光强信息判别生成叶端定时信号，通过叶尖/叶根的时间序列差信息解析叶片振动信息。叶端定时测量的关键技术难点在于高精度、高可靠性的叶端定时信号生成；叶尖动态间隙变化、噪声等定时精度制约因素导致了本技术难点。为抑制动态叶尖间隙对定时精度的影响，提出了一种基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法。
发明内容
为克服现有技术难点，本发明的目的在于提供一种基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法，具有精度高、可靠性强等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法，包括以下步骤：
1)将一柱形金属块加工出两个轴心平行的孔，孔心距适宜，孔直径以光纤束放入为准；
2)将两根相同光纤束A、B分别放入步骤1)的两个孔中，用耐高温胶固定并精调位置，双光纤束叶端定时传感器测量头制作完毕，所述光纤束包括发射光纤和接收光纤；
3)距离叶片一定位置处固定步骤2)所得测量头，测量头中的光纤束A、B中发射光纤发出的光打在叶片上，经叶片反射后分别返回到光纤束A、B中接收光纤，经光电探测、电路调理后，得到两路与光强信号对应的电压模拟信号；
4)以所得两路电压模拟信号的交点为动态阈值，触发叶端定时信号，判定叶片到达时刻，以消除叶端间隙变化对叶端定时信号的影响。
所述步骤1)中的金属块为普通耐高温材质，截面为椭圆形。
所述步骤1)中，孔心距为100μm～500μm，步骤3)中，测量头与叶片距离为1mm～2mm。
所述步骤2)中的叶端定时传感器测量头为双光纤束结构，其中光纤束为“1+6”结构，中间一根光纤为发射光纤，周围环绕的6根光纤为接收光纤。
所述步骤4)中动态阈值的选择为两变化的电压模拟信号的交点，相比于传统固定阈值法，动态阈值法对于电压信号的变化具有良好的自适应能力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明可以通过双光纤束感知叶片反射光强信号的变化，以信号的交点作为动态阈值，触发叶端定时信号，基本消除叶尖间隙的影响，可靠性强，稳定性好，精度高。
2)本发明提供了一种新的触发叶端定时信号的方法，从硬件层次上消除误差，相比传统固定阈值法，精度更高，具有推广和应用价值，非常适用于航空发动机叶片振动测试技术领域。
附图说明
图1为本发明的理论原理图。
图2为动态阈值法叶端定时信号触发示意图。
图3为传统叶端定时信号触发示意图。
图中1为叶片；2为柱形金属块；3为光纤束A；4为光纤束B；5为叶端定时传感器测量头；6为叶端定时信号；7为与光纤束A感知的光强信号对应的电压模拟信号；8为与光纤束B感知的光强信号对应的电压模拟信号。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过附图及实施例对本发明作进一步说明。
一种基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法，包括以下步骤：
1)将普通耐高温材质的截面为椭圆形的柱形金属块2加工出两个轴心平行的孔，孔心距为100μm～500μm，孔直径以光纤束放入为准；
2)将两根相同的光纤束A3和光纤束B4分别放入步骤1)的两个孔中，用耐高温胶固定并精调位置，则双光纤束叶端定时传感器测量头5制作完毕；其中光纤束A3和光纤束B4为“1+6”结构，中间一根光纤为发射光纤，周围环绕的六根光纤为接收光纤；
3)如图1所示，与叶片1相距1mm～2mm处固定测量头5，光纤束A3发射光纤发出的光打在叶片1上，经叶片1反射后返回到其接收光纤中，经光电探测、电路调理后，得到与光纤束A感知的光强信号对应的电压模拟信号7，光纤束B4的发出的光打在叶片1上，经叶片1反射后返回到其接收光纤中，经光电探测、电路调理后，得到与光纤束B感知的光强信号对应的电压模拟信号8；
4)以所得两路电压模拟信号7、8的交点为动态阈值，如图2所示，触发叶端定时信号6，判定叶片到达时刻，同图3所示的传统叶端定时信号触发原理相比，可消除叶端间隙变化对叶端定时信号的影响。
综上，本发明公开了一种基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法，设计了一种双光纤束叶端定时传感器结构，光纤束之间空间相移固定距离，每个光纤束都能独立感知光强信号，以两光纤束光强信号交点为动态阈值，触发叶端定时信号，判定叶片到达时刻。同传统的以固定阈值触发叶端定时信号的方法相比，动态阈值双光纤束叶端定时测量方法理论上可以消除叶端间隙变化对叶端定时信号的影响，抑制环境噪声等引入的定时不确定度，提高叶端定时精度。本发明具有精度高、可靠性强等优点。

Claims (5)

1.一种基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将一柱形金属块加工出两个轴心平行的孔，孔心距适宜，孔直径以光纤束放入为准；
2)将两根相同光纤束A、B分别放入步骤1)的两个孔中，用耐高温胶固定并精调位置，双光纤束叶端定时传感器测量头制作完毕，所述光纤束包括发射光纤和接收光纤；
3)距离叶片一定位置处固定步骤2)所得测量头，测量头中的光纤束A、B中发射光纤发出的光打在叶片上，经叶片反射后分别返回到光纤束A、B中接收光纤，经光电探测、电路调理后，得到两路与光强信号对应的电压模拟信号；
4)以所得两路电压模拟信号的交点为动态阈值，触发叶端定时信号，判定叶片到达时刻，以消除叶端间隙变化对叶端定时信号的影响。
2.根据权利要求1所述基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法，其特征在于，所述步骤1)中的金属块为普通耐高温材质，截面为椭圆形。
3.根据权利要求1所述基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法，其特征在于，所述步骤1)中，孔心距为100μm～500μm，步骤3)中，测量头与叶片距离为1mm～2mm。
4.根据权利要求1所述基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法，其特征在于，所述步骤2)中的叶端定时传感器测量头为双光纤束结构，其中光纤束为“1+6”结构，中间1根光纤为发射光纤，周围环绕的6根光纤为接收光纤。
5.根据权利要求1所述基于动态阈值的双光纤束叶端定时测量方法，其特征在于，所述步骤4)中动态阈值的选择为两变化的电压模拟信号的交点。
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