航空发动机叶尖动态间隙检测研究与实现

【类型】学位论文

【作者】袁熹 

【关键词】 叶尖间隙检测 调幅电容法 高速数据采集

【摘要】航空发动机叶尖动态间隙检测是航空发动机研制和维护的重要组成部分。为了尽可能提高航空发动机的工作效率,研究人员开展了很多工作。其中,调整发动机转子叶尖间隙的距离就是提升其性能的主要方法之一。然而,叶尖间隙过大会降低发动机的工作效率,甚至引起发动机喘振,造成发动机损伤;间隙减小虽然能减少工作介质泄露,提高工作效率,但是过小的叶尖间隙会导致叶尖与机闸相互磨损碰撞,进而影响发动机的安全性和可靠性,严重时会导致发动机损坏,造成大量的经济损失,甚至威胁到人身安全。正因如此,设置合适的叶尖间隙对发动机性能参数至关重要。另一方面,实时地检测叶尖动态间隙变化,也成为发动机健康管理项目中对发动机运行状态检测的重要内容。发动机叶尖间隙检测通常采用的方法有光纤法、电涡流法、微波法、调频电容法等等,而本项目是基于调幅电容法对发动机叶尖间隙动态检测的尝试,通过较高频率的模拟电路及高速数据采集系统来提取模拟出的叶尖间隙电容上电压幅度的变化(模拟发动机转速12000转/分)。在研究过程中,通过设置在精确时间内对叶尖间隙电容进行精确充放电,然后通过搭建的信号提取及调理电路将间隙电容上电压的变化量输出,后端通过CPLD编写的逻辑来控制模数转换器、高速存储器和上位机接口协调工作。经过大量实验和调试工作,最终实现了对电容上电压幅度变化量的提取,论证了调幅电容法在发动机叶尖间隙检测中可行。然而,为了方便前期的调试工作,系统模拟部分的控制逻辑是由多个数字芯片搭建而成,当工作在高频信号时,信号波形有一定失真,这直接导致电容两端的电压输出值与理想值有一定差距。在后期的改进中,该部分控制电路与数模转换器、RAM的控制逻辑一样应被设计在CPLD中,由此能大幅提高系统的检测精度。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】电子科技大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】古军

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