一種壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置及方法，通過在壓氣機的動葉葉尖對應(yīng)著的機匣內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置凹槽，并在凹槽內(nèi)安裝薄膜傳感器；其中，薄膜傳感器上設(shè)置有至少一個壓電傳感器單元和至少一個溫度傳感器單元，壓電傳感單元用于將葉尖流場壓力轉(zhuǎn)換成壓力電信號輸出，溫度傳感器單元用于將葉尖環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成溫度電信號輸出；再通過一信號采集系統(tǒng)，接收薄膜傳感器傳上的壓力電信號和溫度電信號，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，實現(xiàn)在電腦上顯示。本發(fā)明能夠在不破壞氣流流場本身流動、邊界條件和壓力分布等特性條件下，準確測量壓氣機動態(tài)氣流流場壓力分布情況，對于提高壓氣機動特性預(yù)報精度，提升壓氣機設(shè)計水平具有重要的理論意義和實用價值。
【專利說明】
一種壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及壓氣機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓氣機是航空發(fā)動機的重要組成部分，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片給空氣作功以實現(xiàn)提高空氣壓力的功能，對提高發(fā)動機的氣動性能有著重要意義。其動態(tài)特性對于發(fā)動機的整體動態(tài)特性具有十分顯著的影響。其一般由轉(zhuǎn)子和靜子兩部分組成，其中轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軸和動葉，靜子包括機匣和靜葉等。為防止動葉與機匣碰撞，壓氣機中的轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時需留有一定的間隙，其葉尖壓力分布一直是壓氣機研究領(lǐng)域的熱點。由于其工作機理相當(dāng)復(fù)雜仍然難以通過理論計算預(yù)測，結(jié)構(gòu)密封限制也使得實驗測量十分困難。葉尖流場分布對壓氣機性能和穩(wěn)定性都有重要影響，如何測量流場壓力分布對壓氣機的氣動性能和效率至關(guān)重要，也可給壓氣機的設(shè)計和航空發(fā)動機的性能提高提供指導(dǎo)。
[0003]由于葉尖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜及旋渦的相互作用，發(fā)動機失穩(wěn)問題仍未得到很好的解決，已嚴重制約了民用和國防航空關(guān)鍵設(shè)備如發(fā)動機、燃氣輪機、汽輪機的研制水平。因此深入研究壓氣機葉尖動態(tài)氣流壓力分布的實時測量方法對于促進轉(zhuǎn)子動力學(xué)的發(fā)展，提高壓氣機流場分布預(yù)測的精度具有重要的理論意義和實用價值。目前的研究方法主要有三種:理論模型、數(shù)值模擬和實驗測量(如微型五孔壓力探針測量法)等，然而壓氣機在實際工作中氣流流場分布的情況會有所不同，因此無法實時的獲取氣流壓力的精確值。目前壓氣機葉尖壓力的獲取，多依賴于理論計算和間接測量，無論在精度與實時性方面都存在較大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，包括:
至少一個薄膜傳感器，設(shè)置在與壓氣機動葉的葉尖相對位置處的機匣內(nèi)側(cè)壁上；所述薄膜傳感器上設(shè)置有至少一個壓電傳感器單元和至少一個溫度傳感器單元，所述壓電傳感器單元用于將葉尖流場壓力轉(zhuǎn)換成壓力電信號輸出，所述溫度傳感器單元用于將葉尖環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成溫度電信號輸出；
信號采集系統(tǒng)，連接所述薄膜傳感器，接收來自所述薄膜傳感器的壓力電信號和溫度電信號并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。
[0005]較佳地，所述壓氣機包括靜子和同軸設(shè)置在靜子內(nèi)的轉(zhuǎn)子；所述靜子包括有機匣和設(shè)置在所述機匣內(nèi)側(cè)壁上的若干靜葉，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的若干動葉，所述靜葉與所述動葉交錯布置，所述轉(zhuǎn)子相對于靜子轉(zhuǎn)動。
[0006]較佳地，所述機匣內(nèi)側(cè)壁上沿圓周方向設(shè)置有一凹槽，所述薄膜傳感器設(shè)置在所述凹槽內(nèi)，且所述薄膜傳感器與所述動葉葉尖相對。
[0007]較佳地，所述薄膜傳感器的外側(cè)面上涂有耐磨膠，且所述耐磨膠固化后形成的弧面與所述機匣內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)徑相同。
[0008]較佳地，所述薄膜傳感器上設(shè)置有兩個及兩個以上的壓電傳感器單元，且兩個及兩個以上的傳感器單元呈矩陣式布置；所述薄膜傳感器上設(shè)置有一個溫度傳感器，且所述溫度傳感器靠近其中一個壓電傳感器設(shè)置。
[0009]較佳地，所述薄膜傳感器包括上級面、PV膜層和下級面，所述PV膜層設(shè)置在所述上級面和所述下級面之間；
所述PV膜層上設(shè)置有分別與所述壓力傳感器單元、溫度傳感器單元數(shù)目一致的第一通孔、第二通孔，所述第一通孔內(nèi)設(shè)置有壓電性材料，所述第二通孔內(nèi)設(shè)置有熱敏性材料，且所述壓電性材料和熱敏性材料的厚度與所述PV膜層的厚度一致；
所述上級面和下級面上與所述第一通孔、第二通孔對應(yīng)位置處均設(shè)置銅制面，所述上級面和下級面上的銅制面與第一通孔內(nèi)的壓電性材料電連接形成壓電傳感器單元，所述上極面和下級面上的銅制面與第二通孔內(nèi)的熱敏材料電連接形成溫度傳感器單元；所述上級面和下級面上的銅制面均通過引線連接所述信號采集系統(tǒng)。
[0010]較佳地，所述上級面上的各個銅制面分別通過一引線輸出連接所述信號采集系統(tǒng)，所述下級面上的各個銅制面相互電連后再通過一引線輸出連接所述信號采集系統(tǒng)。
[0011]較佳地，所述壓電性材料采用PVDF壓電薄膜，所述熱敏性材料采用N1-Al熱敏薄膜。
[0012]較佳地，所述上級面、下級面均采用PET保護膜。
[0013]較佳地，所述信號采集系統(tǒng)包括有信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集裝置，所述信號調(diào)理電路用于將薄膜傳感器輸出的含有噪音的電信號進行處理并轉(zhuǎn)換成可識別電信號，所述數(shù)據(jù)采集裝置用于將可識別電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最終在電腦上顯示。
[0014]本發(fā)明還提供了一種壓氣機葉尖流場分布實時測量方法，采用如上所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，具體包括以下步驟:
步驟一、在壓氣機內(nèi)至少一處與壓氣機動葉的葉尖相對的機匣內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)置凹槽；步驟二、在凹槽內(nèi)安裝薄膜傳感器，并在薄膜傳感器表面涂上耐磨膠；壓氣機啟動后動葉葉尖產(chǎn)生流場氣壓，薄膜傳感器將葉尖的流場壓力和環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成電信號輸出；
步驟三、通過信號采集系統(tǒng)接收薄膜傳感器傳輸過來的電信號，并將接收到的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，實現(xiàn)在電腦上顯示。
[0015]較佳地，步驟二進一步包括:在耐磨膠固化后，將機匣內(nèi)側(cè)壁整體切削成同一內(nèi)徑。
[0016]較佳地，步驟三進一步包括:信息采集系統(tǒng)先將薄膜傳感器輸出的含有噪音的電信號進行處理并轉(zhuǎn)換成可識別電信號，再將可識別的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
[0017]本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果:
1、本發(fā)明提供了一種壓氣機葉尖流場脈動壓力分布的實時測量裝置及方法，將薄膜傳感器安裝到機匣內(nèi)側(cè)壁凹槽內(nèi)并封裝，使得薄膜傳感器的安裝不影響整個壓氣機系統(tǒng)的動力學(xué)特性，能夠在不破壞氣流邊界、本身流動及壓力分布的情況下，準確測量出葉尖氣流流場的壓力分布情況，從而為后續(xù)的氣流壓力、氣流動態(tài)特性等相關(guān)研究提供準確的實驗數(shù)據(jù)；
2、本發(fā)明中的各傳感器單元(包括壓電傳感器單元和溫度傳感器單元)布置成陣列式，使得薄膜傳感器具有較高的靈敏度、具有較寬的頻響帶寬，準確測量出壓氣機動態(tài)氣流流場力的分布情況；而且本發(fā)明中的傳感器單元采用回路共用形式連接，從而可在有限的空間內(nèi)更為有效的排列分布各傳感器單元；
3、本發(fā)明提供的薄膜傳感器上不僅設(shè)置有壓電傳感器單元，還通過溫度傳感器單元的設(shè)置，方便實時測出對應(yīng)的溫度，為壓氣機內(nèi)的氣流壓力、氣流動態(tài)特性等相關(guān)研究提供準確的實驗數(shù)據(jù)；
4、本發(fā)明提供的薄膜傳感器厚度較薄，質(zhì)輕柔軟方便切割，更易于滿足尺寸方面的要求，可制作成任意形狀或者大小的傳感元件，能夠很好的和各種粘接劑相互粘結(jié)，且傳感器材料成本較低。
[0018]
【附圖說明】
[0019]結(jié)合附圖，通過下文的詳細說明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點，其中:
圖1為本發(fā)明中壓氣機二維結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明中薄膜傳感器安裝示意圖；
圖3為本發(fā)明中薄膜傳感器的整體示意圖；
圖4為本發(fā)明中薄膜傳感器上極面的示意圖；
圖5為本發(fā)明中薄膜傳感器PV膜層的示意圖；
圖6為本發(fā)明中薄膜傳感器下極面的示意圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]參見本發(fā)明實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以通過許多不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對尺寸。
[0022]參照圖1，通常壓氣機包括同軸設(shè)置的靜子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子位于靜子內(nèi)；其中，靜子包括有機匣I和設(shè)置在機匣I內(nèi)側(cè)壁上的若干靜葉2，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸3和設(shè)置在轉(zhuǎn)軸3外側(cè)壁上的若干動葉4，軸向上靜葉2與動葉4相間隔開來設(shè)置；同時，為了防止轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中與機匣I內(nèi)側(cè)壁相撞，動葉4的葉尖與機匣I的內(nèi)側(cè)壁之間設(shè)置有間隙。
[0023]本發(fā)明提出了一種壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，用于更精確地測量動葉葉尖流場動態(tài)壓力分布，從而識別發(fā)動機內(nèi)壓氣機葉尖的流場分布動態(tài)特性。參照圖2-6，該測量裝置包括有信號采集系統(tǒng)和至少一個薄膜傳感器5，薄膜傳感器5用于將壓氣機葉尖處的壓力和溫度轉(zhuǎn)換成電信號，并輸送給信號采集電路，信號采集電路再將獲得的電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號實現(xiàn)在電腦上顯示。
[0024]薄膜傳感器5設(shè)置在與動葉4葉尖相對的機匣I內(nèi)側(cè)壁上，薄膜傳感器5沿機匣I內(nèi)側(cè)壁的圓周方向布置，如圖1-2中所示。具體的，機匣5內(nèi)側(cè)壁圓周方向上設(shè)置有凹槽，薄膜傳感器5的一側(cè)通過雙面膠層粘貼到該凹槽內(nèi)；優(yōu)選的，雙面膠層采用3M 300LSE/9495膠，且此膠有極佳的初粘性和持粘性，且可長期抗高溫耐溫度變化；當(dāng)然，雙面膠層也可采用其他類型的膠，薄膜傳感器5也可采用除雙面膠以外其他的連接結(jié)構(gòu)來安裝到凹槽內(nèi)，此處均不作限制。薄膜傳感器的外側(cè)面上還涂有一層耐磨膠，待耐磨膠固化后形成的弧面內(nèi)徑與機匣5內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)徑一致，具體可通過對機匣5的內(nèi)側(cè)壁進行整體磨削成相同直徑來實現(xiàn)，以保證機匣5內(nèi)側(cè)壁的平整光滑，防止妨礙動葉正常轉(zhuǎn)動。其中，薄膜傳感器5的尺寸可根據(jù)具體情況來設(shè)定，此處不作限制；薄膜傳感器5的設(shè)置數(shù)目也不作限制，每個動葉4葉尖對應(yīng)位置處均可布置有一個薄膜傳感器5，也可以根據(jù)具體情況選擇性的布置。本發(fā)明將薄膜傳感器安裝到機匣內(nèi)側(cè)壁凹槽內(nèi)并封裝，使得薄膜傳感器的安裝不影響整個壓氣機系統(tǒng)的動力學(xué)特性，能夠在不破壞氣流邊界、本身流動及壓力分布的情況下，準確測量出葉尖氣流流場的壓力分布情況。
[0025]在本實施例中，薄膜傳感器5上設(shè)置有至少一個壓電傳感器單元501和至少一個溫度傳感器單元502。具體的，薄膜傳感器5包括上級面505、PV膜層506和下級面507，PV膜層506設(shè)置在上級面505和下級面507之間。
[0026]PV膜層上激光鏤刻有至少一個第一通孔5061和至少一個第二通孔5062，第一通孔5061和第二通孔5062可以為矩形孔、圓形孔等，其具體尺寸也可根據(jù)具體情況來設(shè)定，此處均不作限制；第一通孔5061內(nèi)填充有壓電性材料用于形成壓電傳感器單元501，第二通孔5062內(nèi)填充有熱敏性材料用于形成溫度傳感器單元502，且壓電性材料和熱敏性材料的設(shè)置厚度與PV膜層506的厚度一致。
[0027]對于壓電性材料和熱敏性材料具體采用哪一種材料此處不作嚴格的限制，在本實施例中，優(yōu)選地壓電性材料選用PVDF壓電薄膜，熱敏性材料選用N1-Al熱敏薄膜，將PVDF壓電薄膜和N1-Al熱敏薄膜剪切成分別與第一通孔5061、第二通孔5062相同個數(shù)及尺寸大小的單元，分別放置于第一通孔5061、第二通孔5062內(nèi)，PV膜層506與PVDF壓電薄膜、N1-Al熱敏薄膜厚度相同。
[0028]上級面505和下級面507分別設(shè)置在PV膜層506的上下面上，上級面505和下級面507均可采用絕緣薄膜材料，并電鍍上電極層，上級面505和下級面507與PV膜層506之間通過導(dǎo)電銀漿或者低溫高效導(dǎo)電膠等方式相連，從而使得上級面505和下級面507構(gòu)成薄膜傳感器5的正負極；優(yōu)選的，絕緣薄膜材料可選用PET保護膜等，此處不作限制。
[0029]上級面505上與PV膜層506上第一通孔5061、第二通孔5062對應(yīng)位置處均光刻有形狀、尺寸、數(shù)目一致的銅制面5051 ;同樣的，下級面507上與PV膜層506上第一通孔5061、第二通孔5062對應(yīng)位置處均光刻有形狀、尺寸、數(shù)目一致的銅制面5061 ;銅制面5051、銅制面5061與設(shè)在第一通孔5061內(nèi)的壓電性材料、設(shè)置在第二通孔5062內(nèi)的熱敏性材料通過導(dǎo)電銀漿或者低溫高效導(dǎo)電膠等方式相連，從構(gòu)成了若干個壓電傳感器單元501和溫度傳感器單元502。
[0030]在本實施例中，壓電傳感器單元501和溫度傳感器單元502的設(shè)置數(shù)目均可根據(jù)具體情況進行設(shè)置，壓電傳感器單元501以盡可能小的尺寸及盡可能多的數(shù)量呈矩陣式布置在機匣5上，有利于更加精確的測量氣流流場壓力的分布；每個壓電傳感器單元501附近可配備設(shè)置有一溫度傳感器單元502，整個薄膜傳感器5也可只設(shè)置有一個溫度傳感器單元502，此處根據(jù)具體實際情況來設(shè)置。在本實施例中，壓電傳感器單元的個數(shù)為18個，18個壓電傳感器單元501陣列為一個3*6的周向矩陣分布；溫度傳感器單元502個數(shù)為I個，一個溫度傳感器單元502測量的氣流溫度可作為實際各壓電傳感器單元501的溫度來進行分析。
[0031]在本實施例中，薄膜傳感器5的端部設(shè)置有壓接端子504，壓接端子504可采用標準間距2.54mm的針狀、孔狀金屬端子，此處不作限制；如圖4中所示，上級面505作為薄膜傳感器5的正極，上級面505上的每個銅制面5051分別通過引線503連接到壓接端子504上，并通過壓接端子504引出，其中引線503具體可采用電鍍銀漿引線等方式實現(xiàn)，此處不作限制。如圖6中所示，下級面507作為薄膜傳感器的負極，下級面507上的若干銅制面5071采用回路共用的方式進行信號的傳輸，即下級面507上的若干銅制面5071之間通過引線503相連后再通過一引線連接到壓接端子504上輸出；本發(fā)明薄膜傳感器5負極采用回路共用的方式，有利于在有限空間內(nèi)排列分布較多的走線，有利于降低成本。上述提到的各引線具體可采用電鍍銀漿引線等方式實現(xiàn)，此處不作限制。
[0032]在本實施例中，當(dāng)動子轉(zhuǎn)動的時候，動葉4的葉尖產(chǎn)生流場壓力，薄膜傳感器5上的壓電傳感器單元501受到流場壓力后，會有電荷產(chǎn)生，并通過壓接端子504將壓力電信號輸出；溫度傳感器單元502同時感應(yīng)環(huán)境溫度，并通過壓接端子504輸出溫度電信號。薄膜傳感器5端部的壓接端子504再通過引線連接設(shè)置在壓氣機外部的信號采集系統(tǒng)，將壓力電信號和溫度電信號傳輸給信號采集系統(tǒng)，其中引線從機匣5壁內(nèi)走線并引出。信號采集系統(tǒng)包括有信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集裝置等，信號調(diào)理電路用于將薄膜傳感器輸出的含有噪音的電信號進行處理并轉(zhuǎn)換成可識別電信號，數(shù)據(jù)采集裝置用于將可識別電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最終在電腦上顯示，從而獲得動葉葉尖壓力分布情況以及溫度情況。
[0033]
本發(fā)明還提出一種壓氣機葉尖流場分布實時測量方法，具體包括以下步驟:
步驟一、在壓氣機內(nèi)至少一處與壓氣機動葉的葉尖相對的機匣內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)置凹槽；步驟二、在凹槽內(nèi)安裝薄膜傳感器，并在薄膜傳感器表面涂上耐磨膠；在耐磨膠固化后，將機匣內(nèi)側(cè)壁整體切削成同一內(nèi)徑；壓氣機啟動后動葉葉尖產(chǎn)生流場氣壓，薄膜傳感器將葉尖的流場壓力和環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成電信號輸出；
步驟三、通過信號采集系統(tǒng)接收薄膜傳感器傳輸過來的電信號，信息采集系統(tǒng)先將薄膜傳感器輸出的含有噪音的電信號進行處理并轉(zhuǎn)換成可識別電信號，再將可識別的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號實現(xiàn)在電腦上顯示。
[0034]綜上，本發(fā)明提供的一種壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置及方法，在壓氣機葉尖流場分布研究領(lǐng)域與現(xiàn)有技術(shù)相比，具備以下有益效果:
1、本發(fā)明提供了一種壓氣機葉尖流場脈動壓力分布的實時測量裝置及方法，將薄膜傳感器安裝到機匣內(nèi)側(cè)壁凹槽內(nèi)并封裝，使得薄膜傳感器的安裝不影響整個壓氣機系統(tǒng)的動力學(xué)特性，能夠在不破壞氣流邊界、本身流動及壓力分布的情況下，準確測量出葉尖氣流流場的壓力分布情況，從而為后續(xù)的氣流壓力、氣流動態(tài)特性等相關(guān)研究提供準確的實驗數(shù)據(jù)；
2、本發(fā)明中的各傳感器單元(包括壓電傳感器單元和溫度傳感器單元)布置成陣列式，使得薄膜傳感器具有較高的靈敏度、具有較寬的頻響帶寬，準確測量出壓氣機動態(tài)氣流流場力的分布情況；而且本發(fā)明中的傳感器單元采用回路共用形式連接，從而可在有限的空間內(nèi)更為有效的排列分布各傳感器單元；
3、本發(fā)明提供的薄膜傳感器上不僅設(shè)置有壓電傳感器單元，還通過溫度傳感器單元的設(shè)置，方便實時測出對應(yīng)的溫度，為壓氣機內(nèi)的氣流壓力、氣流動態(tài)特性等相關(guān)研究提供準確的實驗數(shù)據(jù)；
4、本發(fā)明提供的薄膜傳感器厚度較薄，質(zhì)輕柔軟方便切割，更易于滿足尺寸方面的要求，可制作成任意形狀或者大小的傳感元件，能夠很好的和各種粘接劑相互粘結(jié)，且傳感器材料成本較低。
[0035]本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明可以通過許多其他具體形式實現(xiàn)而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。盡管已描述了本發(fā)明的實施例，應(yīng)理解本發(fā)明不應(yīng)限制為這些實施例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可如所附權(quán)利要求書界定的本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)作出變化和修改。
【主權(quán)項】
1.一種壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，其特征在于，包括: 至少一個薄膜傳感器，設(shè)置在與壓氣機動葉的葉尖相對位置處的機匣內(nèi)側(cè)壁上；所述薄膜傳感器上設(shè)置有至少一個壓電傳感器單元和至少一個溫度傳感器單元，所述壓電傳感器單元用于將葉尖流場壓力轉(zhuǎn)換成壓力電信號輸出，所述溫度傳感器單元用于將葉尖環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成溫度電信號輸出； 信號采集系統(tǒng)，連接所述薄膜傳感器，接收來自所述薄膜傳感器的壓力電信號和溫度電信號并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。2.據(jù)權(quán)利要求1所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，其特征在于，所述壓氣機包括靜子和同軸設(shè)置在靜子內(nèi)的轉(zhuǎn)子；所述靜子包括有機匣和設(shè)置在所述機匣內(nèi)側(cè)壁上的若干靜葉，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸和設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的若干動葉，所述靜葉與所述動葉交錯布置，所述轉(zhuǎn)子相對于靜子轉(zhuǎn)動。3.據(jù)權(quán)利要求1所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，其特征在于，所述機匣內(nèi)側(cè)壁上沿圓周方向設(shè)置有一凹槽，所述薄膜傳感器設(shè)置在所述凹槽內(nèi)，且所述薄膜傳感器與所述動葉葉尖相對。4.據(jù)權(quán)利要求3所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，其特征在于，所述薄膜傳感器的外側(cè)面上涂有耐磨膠，且所述耐磨膠固化后形成的弧面與所述機匣內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)徑相同。5.據(jù)權(quán)利要求1所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，其特征在于，所述薄膜傳感器上設(shè)置有兩個及兩個以上的壓電傳感器單元，且兩個及兩個以上的傳感器單元呈矩陣式布置；所述薄膜傳感器上設(shè)置有一個溫度傳感器，且所述溫度傳感器靠近其中一個壓電傳感器設(shè)置。6.據(jù)權(quán)利要求1所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，其特征在于，所述薄膜傳感器包括上級面、PV膜層和下級面，所述PV膜層設(shè)置在所述上級面和所述下級面之間； 所述PV膜層上設(shè)置有分別與所述壓力傳感器單元、溫度傳感器單元數(shù)目一致的第一通孔、第二通孔，所述第一通孔內(nèi)設(shè)置有壓電性材料，所述第二通孔內(nèi)設(shè)置有熱敏性材料，且所述壓電性材料和熱敏性材料的厚度與所述PV膜層的厚度一致； 所述上級面和下級面上與所述第一通孔、第二通孔對應(yīng)位置處均設(shè)置銅制面，所述上級面和下級面上的銅制面與第一通孔內(nèi)的壓電性材料電連接形成壓電傳感器單元，所述上極面和下級面上的銅制面與第二通孔內(nèi)的熱敏材料電連接形成溫度傳感器單元；所述上級面和下級面上的銅制面均通過引線連接所述信號采集系統(tǒng)。7.據(jù)權(quán)利要求6所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，其特征在于，所述上級面上的各個銅制面分別通過一引線輸出連接所述信號采集系統(tǒng)，所述下級面上的各個銅制面相互電連后再通過一引線輸出連接所述信號采集系統(tǒng)。8.據(jù)權(quán)利要求6所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，其特征在于，所述壓電性材料采用PVDF壓電薄膜，所述熱敏性材料采用N1-Al熱敏薄膜。9.據(jù)權(quán)利要求6所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，其特征在于，所述上級面、下級面均采用PET保護膜。10.據(jù)權(quán)利要求1所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，其特征在于，所述信號采集系統(tǒng)包括有信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集裝置，所述信號調(diào)理電路用于將薄膜傳感器輸出的含有噪音的電信號進行處理并轉(zhuǎn)換成可識別電信號，所述數(shù)據(jù)采集裝置用于將可識別電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最終在電腦上顯示。11.一種壓氣機葉尖流場分布實時測量方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-10中任意一項所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量裝置，具體包括以下步驟: 步驟一、在壓氣機內(nèi)至少一處與壓氣機動葉的葉尖相對的機匣內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)置凹槽； 步驟二、在凹槽內(nèi)安裝薄膜傳感器，并在薄膜傳感器表面涂上耐磨膠；壓氣機啟動后動葉葉尖產(chǎn)生流場氣壓，薄膜傳感器將葉尖的流場壓力和環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成電信號輸出； 步驟三、通過信號采集系統(tǒng)接收薄膜傳感器傳輸過來的電信號，并將接收到的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，實現(xiàn)在電腦上顯示。12.據(jù)權(quán)利要求11所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量方法，其特征在于，步驟二進一步包括:在耐磨膠固化后，將機匣內(nèi)側(cè)壁整體切削成同一內(nèi)徑。13.據(jù)權(quán)利要求11所述的壓氣機葉尖流場分布實時測量方法，其特征在于，步驟三進一步包括:信息采集系統(tǒng)先將薄膜傳感器輸出的含有噪音的電信號進行處理并轉(zhuǎn)換成可識別電信號，再將可識別的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
【文檔編號】G01M9/06GK106092493SQ201510210892
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年4月29日
【發(fā)明人】荊建平, 季超, 王志強
【申請人】上海交通大學(xué)