重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
对转静子轴向间隙进行测量时，要求传感探头尺寸小、系统测量范围大、测量精度高，目前常用的间隙测量方法难以同时满足这些要求。结合转静子轴向间隙变化特点，提出一种采用调频干涉原理实现间隙测量的方案，并最终研制出高速实时在线测量样机。样机通过采用大宽带高速调频及周期性多普勒误差平滑处理技术来实现大范围高精度测量，通过采用单模光纤来实现小尺寸传感探头。为测试样机的性能，搭建了转静子轴向间隙模拟实验平台。动态间隙实验测试结果表明：研制的样机测量量程达20 mm，在15000 r/min的高速转速下，样机测量精度可达满量程的0.08%。所研制的样机可为转静子轴向间隙提供一种新的测量技术，给解决轴向间隙测量难题提供重要参考。
测量 间隙测量 调频干涉 光纤 转静子间隙 发动机 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1112004
1 中国科学院微细加工光学技术国家重点实验室，成都60209；中国科学院光电技术研究所，成都61009；中国科学院大学，北京100049
2 中国科学院微细加工光学技术国家重点实验室，成都60209；中国科学院光电技术研究所，成都61009
为实现在表面等离子体光刻机中对掩模与基片间的间隙测量，提出一种基于白光干涉测量技术的掩模?基片间隙测量方法，并设计了以ZYNQ芯片为核心的信号处理系统。以ZYNQ芯片的片上ARM用作参数设定、驱动控制以及前端显示，以可编程逻辑资源用于实现光谱数据的小波处理和互相关解调。系统以分布并行结构运行，大大提高了测量速度，并实现了对掩模?基片间隙的实时测量。最后为了确定测量精度，搭建了激光干涉仪精度测试平台。测试实验表明，间隙测量的重复测量精度为4.4 nm，位移测量精度为6.7 nm，满足间隙测量性能稳定和精度高等要求。
间隙测量 白光干涉 ZYNQ芯片 互相关算法 gap measurement white light interference ZYNQ chip cross-correlation algorithm
1 中航工业上海航空测控技术研究所, 上海 201601
2 中航工业故障诊断与健康管理航空科技重点实验室, 上海 201601
为了实现航空发动机转子叶片的在线振动测量,采用了微波传感技术对发动机转子叶片振动测量进行研究。推导了三自由度叶片机械机构的动力学数学模型,通过状态空间方程得到观测方程和观测向量,进而了解到观测矩阵,其转换矩阵可辨识频率、阻尼比和振幅。建立了一种辨识叶轮失谐时模态性能的仿真模型,解决了微波探头发射波形相位与壳体叶片尖端间隙的拟合关系,对脉冲极值和采样率进行了分析。该方法能较好地进行检测数据的特征提取与分析,获得转子叶片频率、阻尼、振幅等振动信息,得到最大响应频率5 MHz,间隙分辨率为25 μm。改进了转子叶片模态参数辨识和叶间隙振动测量方法,适合在一些苛刻的环境下运作,提升了发动机的振动检测能力。
转子叶片间隙测量 微波传感技术 模态参数辨识 振动控制 测试分析 rotor blade tip-clearance measurement microwave sensing technology modal parameter identification vibration control test analysis
1 天津大学,精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津,300072
2 济南大学,机械工程学院,山东,济南,250022
根据叶尖间隙测量的要求,设计了一种新型的光纤传感器.它采用了单光纤传光、多组光纤束接收散射光的结构.发射光纤位于中心,周围均布多组接收光纤.通过各组接收光纤光强的比值运算,消除了叶尖表面反射率变化对测量结果的影响,也可减小叶尖表面与传感器端面夹角给测量结果带来的影响.在转速同步传感器的配合下,该传感器可以实时测量所有叶片的叶尖间隙.当叶片转速在0-12000r/min之间变化时,叶尖间隙的测量范围为0-3mm,测量精度为25μm.
叶尖间隙测量 光纤传感器 高速旋转叶片 实时测量
