作用半径并不大 ，但局部风强压力很大 ， 甚至可以隔绝拨着的残片和冲击波 ，以下就是 一种新式 兵器 的 强空气压 反导 装置 ，
但是一些精确控制 空气中 某一点 的 空气 速度 压力 方向 温度 …… 这样的参数调控 由 多 风机 协同配合 ， 不仅需要对 算法 的改进 空气动力学 的 复杂计算 ， 更需要 对 风机叶片 的深入研究 …… ……
储备技术：
叶尖间隙参数与发动机效率、推力、使用寿命、油耗等密切相关。本作品瞄准航空发动机、汽轮机、烟气轮机等大型机械的技术需求，开发了一种高频电容调幅式叶间隙在线测量系统，实现了高速旋转叶片叶尖间隙的高精度、宽频带（200kHz）在线测量，该项技术填补了国内空白，并成功用于压气机实验台，结果表明达到了国外先进技术水平。本系统可广泛用于航空、能源、舰船中的重大装备研发和运行状态检测环节，具有广阔的应用前景。 详细介绍： 发动机高速旋转叶片叶尖间隙在线测量系统一、作品研究对象及背景分析： 本作品研究对象为大型旋转设备如航空发动机、蒸汽轮机和烟气轮机的高速旋转叶片与静止机匣的微小间距，称为叶尖间隙。研究表明：因为间隙的存在是空气动力泄露的源头，叶尖间隙需维持在一个较小的最佳状态。若叶尖间隙值增大1%，发动机效率降低3%，燃油消耗增大10%。国外发达国家已经把高速旋转叶片叶尖间隙实时监测及主动间隙控制技术作为下一代发动机智能健康管理的关键技术，通过该技术来提高发动机效率和推力、降低燃油消耗、提高使用寿命。因此高速旋转叶片叶尖间隙参数的在线检测是保障和提高航空发动机、汽轮机、烟气轮机等重大装备质量及运行安全的关键技术，也是制约我国相关装备发展的技术瓶颈之一。 此类旋转机械的工作环境极其苛刻：1、转速达到 18000转/分钟以上、有的每级高达100片叶片，因此有用信号的典型维持时间最小只有6us。2、环境温度高。烟气轮机等工作温度可达500-700℃，航空发动机试验台架上涡轮高温部分甚至高达1200℃。3、须进行远程测量，对被测系统干扰小。这要求传感器测头体积小，连接电缆可长至10米以上。4、由于高速旋转状态下，动态标定很难进行，至今尚未有公认的动态标定方法，需实现从原理上可以进行静态标定，并将标定结果用于动态测量。 因此发动机高速旋转叶片叶尖间隙参数的实时检测一直是研究热点和亟待解决的难点。本作品瞄准航空发动机、蒸汽轮机、烟气轮机等大型旋转机械的技术需求，从实际叶尖间隙检测要求出发，研究基于高频载波电容调幅原理的发动机高速旋转叶片叶尖间隙在线测量系统二．作品系统结构和技术实现方案基于高频载波电容调幅原理的发动机高速旋转叶片叶尖间隙在线测量系统示意图如图2所示。系统主要包括：传感器、前置电路处理模块、采集卡及上位机应用软件模块。本作品解决的技术难点主要有： 耐高温三同轴和伪三同轴传感器的制作工艺：在高温下保持芯层和屏蔽层的绝缘性能，并克服不同材料膨胀系数变化的影响。 长电缆驱动屏蔽技术：包括芯层高频载波（正弦频率1MHz,12米长）的驱动，内屏频层有源驱动，提高屏蔽效果，抑制高温环境下寄生电容对测量精度的影响。 微小电容高精度放大处理技术：由于被测量为高温环境下的动态微小电容量，电容容量很小（<1pf），而采用的长电缆电容传感器本身电容高达5000pf以上，加上外界温度变化、摩擦、电磁干扰，特别是传感头部分的高温环境等因素所引起的电容变化远大于被测电容，微弱电容信号宽频测量对信号处理电路设计提出了苛刻的要求。 下面详细介绍各个模块的技术实现方法： 1、耐高温传感器研制 根据远程测量要求，高温电容传感器才用级联结构。高温电容传感器主要由三部分构成：高温探头、高温电缆和低温软电缆。测量时探头前端需靠近旋转叶片端部，间距约1~2mm。因此探头工作环境与叶片所处环境基本一致。若旋转机械壳体内是高温、多杂质的恶劣环境，探头也必需具有耐高温、耐腐蚀等性能。 圆柱三同轴或伪三同轴高温探头内部结构包括芯极、内屏蔽（伪三同轴无内屏蔽层）、外屏蔽和绝缘层四个部分。其中，芯极、内屏蔽和外屏蔽三层可采用耐高温合金材料。绝缘层不仅要求耐高温，而且要求高温环境下绝缘性能良好，并与其它三层有较高的粘合强度。绝缘层采用陶瓷管，通过金属化与各金属层牢固连接，或者采用特殊的陶瓷烧结方法将金属层与陶瓷烧结成一体。 2、前置模拟信号处理模块研制 前置模拟信号处理部分主要要实现长三同轴电缆的芯层驱动和内屏蔽层有源驱动以及微小电容信号的宽频放大处理。模拟信号处理示意图如图6所示，采用1MHz的正弦载波驱动芯层，为了减小因为载波信号失真所带来的影响，设计了信噪比高达60dB的高精度正弦稳幅电路。使用变压器将内屏蔽层进行有源驱动，驱动信号与芯层频率相同，并可以进行相位控制，增大芯层与内屏蔽层之间屏蔽效果，抑制长电路分布电容对测量精度的影响。 叶片扫过传感器的典型电容变化信号只有1pF不到，如此小的电容信号高频率高精度解调需要能够分离出寄生电容等，并进行反馈补偿，以消除测量误差。本作品采用正交解调方法，经激励信号源移相获得的两路1MHz信号进行检波处理，分离出动态漏阻信号及漏电容信号并用数字pid方式进行反馈补偿。最后上位机应用软件进行采集和实时显示。 3、叶尖间隙数据采集技术及实现 高速旋转叶片叶尖间隙数据信号带宽可大200kHz,若要实现多路同时模拟信号全波形采集，则对测量系统提出了巨大的难度，成本增大。本作品提出了巧妙的叶尖间隙数据峰值保持采集技术，可极大的减少数据量，降低对后续传输性能的要求。由于叶尖间隙感兴趣的是最靠近机匣的时刻即信号输出最大值，通过对信号峰值进行保持，并在采集触发同步信号的上升沿进行采集，可完整取得叶尖间隙信号。如果在下一次峰值来临前将信号复位，可保证对所有峰值信号的采集。通过这一方法可将原来需要10MHz的采集速率将低到200kHz，可获得较大的优势，从而实现多路信号同时采集处理。三、试验及标定 1、样机设计 为了方便电路的维护使用及减小环境对电路的影响，样机外壳定制成国际标准3U机型，同时将各通道电路模块化，可以很方便地插在机箱上面。 2、实验室联调试验 主要完成实验室条件下的叶片间隙检测。并获取实验数据。实验包括样机的标定，频率响应，温漂影响，抗干扰等实验。最终整体评价样机性能。实验表明样机具有低噪声、频率响应范围宽、抗干扰能力强及传输距离远等特点。从数据可以看出误差≤3%，很好地满足了系统设计要求。 3、精度标定实验 为有效验证系统测量精度，制定了静态标定方法，并进行标定实验。基于电容传感器的叶尖间隙测量系统，电容量与传感器和目标板间的距离有关。模块通过接头连接高温电容传感器。系统的输出电压与被测电容成比例，即与传感器和目标板组成电容的有效值成比例，但该关系并不是一个线性的关系。通过静态标定可以将标定曲线进行非线性拟合，在实际测量时，将测得的电容信号电压值代入标定公式中即可计算出叶尖间隙值。 使用一个手动或机动位移平台控制叶片的移动并读出位移值，同时使用电压表记录每次移动后模块输出的电压值。对其进行曲线拟合。 4、现场测量实验 上述标定实验采用的叶片为某压气机的实际叶片，然后根据该标定曲线，将测量系统安装到试验台架上进行现场测量实验，由于涉及核心技术，测量数据不能予以图示。但数据分析表明，该系统的技术指标达到了国外同类产品的性能，某些指标优于国外产品，可以说本作品在叶尖间隙测量方面填补了国内空白。
但是一些精确控制 空气中 某一点 的 空气 速度 压力 方向 温度 …… 这样的参数调控 由 多 风机 协同配合 ， 不仅需要对 算法 的改进 空气动力学 的 复杂计算 ， 更需要 对 风机叶片 的深入研究 …… ……
储备技术：
叶尖间隙参数与发动机效率、推力、使用寿命、油耗等密切相关。本作品瞄准航空发动机、汽轮机、烟气轮机等大型机械的技术需求，开发了一种高频电容调幅式叶间隙在线测量系统，实现了高速旋转叶片叶尖间隙的高精度、宽频带（200kHz）在线测量，该项技术填补了国内空白，并成功用于压气机实验台，结果表明达到了国外先进技术水平。本系统可广泛用于航空、能源、舰船中的重大装备研发和运行状态检测环节，具有广阔的应用前景。 详细介绍： 发动机高速旋转叶片叶尖间隙在线测量系统一、作品研究对象及背景分析： 本作品研究对象为大型旋转设备如航空发动机、蒸汽轮机和烟气轮机的高速旋转叶片与静止机匣的微小间距，称为叶尖间隙。研究表明：因为间隙的存在是空气动力泄露的源头，叶尖间隙需维持在一个较小的最佳状态。若叶尖间隙值增大1%，发动机效率降低3%，燃油消耗增大10%。国外发达国家已经把高速旋转叶片叶尖间隙实时监测及主动间隙控制技术作为下一代发动机智能健康管理的关键技术，通过该技术来提高发动机效率和推力、降低燃油消耗、提高使用寿命。因此高速旋转叶片叶尖间隙参数的在线检测是保障和提高航空发动机、汽轮机、烟气轮机等重大装备质量及运行安全的关键技术，也是制约我国相关装备发展的技术瓶颈之一。 此类旋转机械的工作环境极其苛刻：1、转速达到 18000转/分钟以上、有的每级高达100片叶片，因此有用信号的典型维持时间最小只有6us。2、环境温度高。烟气轮机等工作温度可达500-700℃，航空发动机试验台架上涡轮高温部分甚至高达1200℃。3、须进行远程测量，对被测系统干扰小。这要求传感器测头体积小，连接电缆可长至10米以上。4、由于高速旋转状态下，动态标定很难进行，至今尚未有公认的动态标定方法，需实现从原理上可以进行静态标定，并将标定结果用于动态测量。 因此发动机高速旋转叶片叶尖间隙参数的实时检测一直是研究热点和亟待解决的难点。本作品瞄准航空发动机、蒸汽轮机、烟气轮机等大型旋转机械的技术需求，从实际叶尖间隙检测要求出发，研究基于高频载波电容调幅原理的发动机高速旋转叶片叶尖间隙在线测量系统二．作品系统结构和技术实现方案基于高频载波电容调幅原理的发动机高速旋转叶片叶尖间隙在线测量系统示意图如图2所示。系统主要包括：传感器、前置电路处理模块、采集卡及上位机应用软件模块。本作品解决的技术难点主要有： 耐高温三同轴和伪三同轴传感器的制作工艺：在高温下保持芯层和屏蔽层的绝缘性能，并克服不同材料膨胀系数变化的影响。 长电缆驱动屏蔽技术：包括芯层高频载波（正弦频率1MHz,12米长）的驱动，内屏频层有源驱动，提高屏蔽效果，抑制高温环境下寄生电容对测量精度的影响。 微小电容高精度放大处理技术：由于被测量为高温环境下的动态微小电容量，电容容量很小（<1pf），而采用的长电缆电容传感器本身电容高达5000pf以上，加上外界温度变化、摩擦、电磁干扰，特别是传感头部分的高温环境等因素所引起的电容变化远大于被测电容，微弱电容信号宽频测量对信号处理电路设计提出了苛刻的要求。 下面详细介绍各个模块的技术实现方法： 1、耐高温传感器研制 根据远程测量要求，高温电容传感器才用级联结构。高温电容传感器主要由三部分构成：高温探头、高温电缆和低温软电缆。测量时探头前端需靠近旋转叶片端部，间距约1~2mm。因此探头工作环境与叶片所处环境基本一致。若旋转机械壳体内是高温、多杂质的恶劣环境，探头也必需具有耐高温、耐腐蚀等性能。 圆柱三同轴或伪三同轴高温探头内部结构包括芯极、内屏蔽（伪三同轴无内屏蔽层）、外屏蔽和绝缘层四个部分。其中，芯极、内屏蔽和外屏蔽三层可采用耐高温合金材料。绝缘层不仅要求耐高温，而且要求高温环境下绝缘性能良好，并与其它三层有较高的粘合强度。绝缘层采用陶瓷管，通过金属化与各金属层牢固连接，或者采用特殊的陶瓷烧结方法将金属层与陶瓷烧结成一体。 2、前置模拟信号处理模块研制 前置模拟信号处理部分主要要实现长三同轴电缆的芯层驱动和内屏蔽层有源驱动以及微小电容信号的宽频放大处理。模拟信号处理示意图如图6所示，采用1MHz的正弦载波驱动芯层，为了减小因为载波信号失真所带来的影响，设计了信噪比高达60dB的高精度正弦稳幅电路。使用变压器将内屏蔽层进行有源驱动，驱动信号与芯层频率相同，并可以进行相位控制，增大芯层与内屏蔽层之间屏蔽效果，抑制长电路分布电容对测量精度的影响。 叶片扫过传感器的典型电容变化信号只有1pF不到，如此小的电容信号高频率高精度解调需要能够分离出寄生电容等，并进行反馈补偿，以消除测量误差。本作品采用正交解调方法，经激励信号源移相获得的两路1MHz信号进行检波处理，分离出动态漏阻信号及漏电容信号并用数字pid方式进行反馈补偿。最后上位机应用软件进行采集和实时显示。 3、叶尖间隙数据采集技术及实现 高速旋转叶片叶尖间隙数据信号带宽可大200kHz,若要实现多路同时模拟信号全波形采集，则对测量系统提出了巨大的难度，成本增大。本作品提出了巧妙的叶尖间隙数据峰值保持采集技术，可极大的减少数据量，降低对后续传输性能的要求。由于叶尖间隙感兴趣的是最靠近机匣的时刻即信号输出最大值，通过对信号峰值进行保持，并在采集触发同步信号的上升沿进行采集，可完整取得叶尖间隙信号。如果在下一次峰值来临前将信号复位，可保证对所有峰值信号的采集。通过这一方法可将原来需要10MHz的采集速率将低到200kHz，可获得较大的优势，从而实现多路信号同时采集处理。三、试验及标定 1、样机设计 为了方便电路的维护使用及减小环境对电路的影响，样机外壳定制成国际标准3U机型，同时将各通道电路模块化，可以很方便地插在机箱上面。 2、实验室联调试验 主要完成实验室条件下的叶片间隙检测。并获取实验数据。实验包括样机的标定，频率响应，温漂影响，抗干扰等实验。最终整体评价样机性能。实验表明样机具有低噪声、频率响应范围宽、抗干扰能力强及传输距离远等特点。从数据可以看出误差≤3%，很好地满足了系统设计要求。 3、精度标定实验 为有效验证系统测量精度，制定了静态标定方法，并进行标定实验。基于电容传感器的叶尖间隙测量系统，电容量与传感器和目标板间的距离有关。模块通过接头连接高温电容传感器。系统的输出电压与被测电容成比例，即与传感器和目标板组成电容的有效值成比例，但该关系并不是一个线性的关系。通过静态标定可以将标定曲线进行非线性拟合，在实际测量时，将测得的电容信号电压值代入标定公式中即可计算出叶尖间隙值。 使用一个手动或机动位移平台控制叶片的移动并读出位移值，同时使用电压表记录每次移动后模块输出的电压值。对其进行曲线拟合。 4、现场测量实验 上述标定实验采用的叶片为某压气机的实际叶片，然后根据该标定曲线，将测量系统安装到试验台架上进行现场测量实验，由于涉及核心技术，测量数据不能予以图示。但数据分析表明，该系统的技术指标达到了国外同类产品的性能，某些指标优于国外产品，可以说本作品在叶尖间隙测量方面填补了国内空白。
