善測（天津）科技有限公司位于天津市西青學府工業(yè)區(qū)，于 2015年 7 月份成立，公司注冊資本 500 萬，是一家集研發(fā)生產一體的高科技公司。公司提供旋轉機械狀態(tài)監(jiān)測和健康管理。等產品和服務。

基于電容法的渦輪葉尖間隙測量技術研究

燃氣輪機渦輪葉尖間隙是評價發(fā)動機性能的重要參數(shù)之一，對旋轉葉片葉尖間隙實時監(jiān)測可以保證發(fā)動機的有效安全運行，因此葉尖間隙測量技術也成為國內外近年來研究的熱點。該系統(tǒng)在自行設計的實驗臺架上進行多次實驗,表明系統(tǒng)具有較好的線性度、重復性和較高的測量精度。通過對國內外研究現(xiàn)狀的分析比較，本文提出了基于電容法的葉尖間隙測量系統(tǒng)設計方案，并對部分硬件和軟件進行了試驗和測試，初步實現(xiàn)了對系統(tǒng)方案的驗證。

（1）設計基于載頻跟蹤原理的信號處理電路方案，通過理論分析驗證抑制雜散電容引起的載頻漂移的可行性。

（2）設計并制作了電容電壓轉換電路中的前置放大器、低通濾波器和對數(shù)放大器等電路。

（3）設計了基于PCI接口的葉尖間隙信號高速數(shù)據(jù)采集方案，通過數(shù)據(jù)采集卡將系統(tǒng)硬件與虛擬儀器LabVIEW結合，實現(xiàn)對葉尖間隙信號的采集與顯示。

善測（天津）科技有限公司位于天津市西青學府工業(yè)區(qū)，于 2015年 7 月份成立，公司注冊資本 500 萬，是一家集研發(fā)生產一體的高科技公司。公司提供旋轉機械狀態(tài)監(jiān)測和健康管理。等產品和服務。

葉尖間隙是影響發(fā)動機性能的重要參數(shù),旋轉葉片葉尖間隙在線實時檢測系統(tǒng)對航空發(fā)動機的有效、安全運行至關重要,也是近幾年國內外研究的熱點。方案中PLL無差載頻跟蹤環(huán)路能夠有效地抑制雜散電容造成的緩慢載頻漂移?；趯鴥韧猬F(xiàn)狀的分析,本文對光纖法和電容法進行了詳細研究和論證。光纖法用于測量環(huán)境較好,溫度較低的壓氣機;電容法用于測量溫度較高的渦輪機高壓級。

本文建立了基于光線跟蹤理論的光纖傳感器的三維數(shù)學模型,結合實際工藝,設計出具有補償功能的四叉型光纖束傳感器;探索出一套適于測量環(huán)境的調頻電容式葉尖間隙測量的整體方案,采用混頻下變頻來提高測量系統(tǒng)靈敏度的方法。因此在飛行中保持良好的間隙配合對提高發(fā)動機性能和可靠性具有非常重要的實際意義和工程應用價值。 本文的研究內容主要有以下幾個方面: (1)建立了基于光線跟蹤理論的三維數(shù)學模型,用于分析光纖傳感器的受光特性以指導傳感器設計。 (2)設計了適于高轉速測量的四叉型光纖束式葉尖間隙傳感器,該傳感器對光源波動、葉尖表面反射特性,光纖傳光損耗,葉尖表面微傾斜引起的與傳感器端面夾角等影響因素有補償功能。經過靜態(tài)實驗,證明了其工作的可靠性。 (3)根據(jù)渦輪機高壓級的測量環(huán)境,設計了長電纜單屏蔽的耐高溫電容傳感器,以及配套的調頻用高穩(wěn)定度的LC振蕩電路。 (4)電容傳感器長電纜引入的大空載電容,影響測量靈敏度和精度,設計了混頻下變頻電路,用于增大調頻信號的相對頻偏,以提高測量系統(tǒng)的靈敏度。 (5)設計了基于鎖相環(huán)的鑒頻系統(tǒng),完成了對FM信號的解調。而經過靜態(tài)實驗,驗證了電容傳感器及接口電路工作的可靠性。

葉尖間隙測量系統(tǒng)(BCMS)采用電容傳感器，用于高速旋轉葉片葉尖間隙參數(shù)的在線檢測，也可用于其他高速位移或間隙在線測量。結合實際條件,擬出了基于任意角分布的多傳感器布局擇優(yōu)選取方法。系統(tǒng)基于電容調幅解調原理，傳感器安裝于靜止機匣上，感受葉片掃過時的電容變化并轉換為電壓輸出，經采集模塊及軟件處理后還原實時間隙信息。

在測量系統(tǒng)的執(zhí)行機構上，在橫向上采用左右螺旋直線直線運動單元，縱向上采用雙直線運動單元，如此，可依據(jù)實際情況和需要，選用單個或雙個CCD攝像機進行測量。

磁鐵吸合的工作臺要擦拭干凈

測量中的注意事項：①因為此測量是精密測量，精度是 在0.001mm的范圍內，首要注意千分表的指針要與測量面相垂 直，讀數(shù)時目視方向與表盤相垂直，以保證檢測的準確性。對典型的葉尖定時算法進行了理論推導,包括速矢端跡法、雙參數(shù)法、自回歸方法等,分析對比了各算法優(yōu)缺點,為探索欠采樣下的新算法指明方向。②在 測量的過程中，指針需持續(xù)壓在檢測面上，不能離開零件，直到 測量完畢，避免表針離開工件時，再次壓到檢測面時會發(fā)生震 動，使誤差加大。③磁鐵吸合的工作臺要擦拭干凈，以免吸合不 穩(wěn)發(fā)生表座移動，影響測量精度。