基于光电技术的旋转叶片锥体高度测量方法研究.pdf

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1、38传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第10期基于光电技术的旋转叶片锥体高度测量方法研究孙灿飞，莫固良(中航工业上海航空测控技术研究所。上海201601)摘要：针对国内航空、航天及机械等工业领域对中大型设备旋转叶片进行锥体高度测量的需求，提出了一种利用光学强度的变化来测量旋转叶片锥体高度的新方法，对该方法进行了理论分析和计算，并详细分析了利用该方法的新型传感器的设计与应用。在地面实验平台上对该方法进行了实验验证，结果表明：该方法测量旋转叶片锥体高度时间短、数据准确、使用方便，具有较高

2、的实用价值。关键词：旋转叶片；锥体高度；光学强度；传感器中图分类号：TP306．2文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)10-／)038-03ResearchOilmeasurementmethodforconeheightofrotatingbladesbasedonphotovoltaictechnologySUNCan—fei，MOGu—liang(Shangh~AeroMeasurement-ControllingResearchInstitute，AVIC，Shanghai201601，China)Abstract：Aiminga

3、ttherequirementofconeheightmeasurementofrotatingbladesoflargeandmedium—sizedequipmentintheindustrialareassuchasaviation，aerospace，andmechanical，etc．Anewmethodforconeheightmeasurementofrotatingbladesusingchangeoftheopticalintensityisintroduced，theoreticalanalysisandcalculationiscar

4、iedout．Designandapplicationofanewsensorusingthisnewmethodisanalyzedindetail．Thismethodisverifiedbyexperimentonthegroundtestingplatform．Theresultshowsthatthismethodisfast，accurateandconvenient，andithashighpracticalvalues，Keywords：rotatingblades；coneheight；opticalintensity；sensor0引言

5、根据叶片顶端与光电器件的间隔距离和瞄准方向设计成像国内航空、航天及机械等工业领域需要对中大型设备透镜，在自然光照射下，使叶片能分别成像到新型传感器内旋转叶片进行“同锥度”的测量，“同锥度”是指设备同主轴的1和2光电器件的光电面上。1和2光电器件依据叶下不同叶片旋转状态下形成的锥体在同一锥度内的程度。片旋转方向呈1l。角安装。当叶片旋转经过这l1。视场时，叶片的同锥度变差会导致设备的振动水平增加，影响设备由于叶片对视场内光线的遮挡，1和2光电器件的光电面的气动性能，同时容易造成主轴的结构疲劳，降低设备的结就能感应到光学强度的变化，光强信号经光电变换并整形构部

6、件寿命，严重时导致主轴断裂影响人员安全。如航空处理后，可得到一系列代表叶片运动轨迹的脉冲信号，埘这领域就将直升机桨叶旋转时的同锥度测量作为出厂检查、些时序的脉冲信号进行采集后，经过滤波，得到每片叶片划定期检测及日常维护的重要项目。采用传统的测量方法测过11。视场的时间值，这些相对的时问值经过几何汁算，最量精度低，不安全，易受外界环境影响，而采用精密仪器的终得到每片叶片所形成锥体的高度值。测量方法操作复杂，易受场地等因素限制，应用范围较窄。2理论分析为了解决以上测量方法存在的问题，本文提出了一种利用按图1所示的设计原理，旋转的叶片划过新型传感器光学强度的变化

7、来测量旋转叶片同锥度的方法，并实现了的上方时，会形成4次光学强度的变化，分别是1，2光电该新型传感器的设计与应用，具有较高的工程参考价值。器件检测到叶片前缘和尾缘而形成的光学强度由亮变暗、由暗变亮的变化。通过新型传感器内部电路将4次光学强1设计原理度的变化输出为4个1YrL脉冲信号，去掉1光电器件检测本设计利用光学原理进行非接触测量，如图1所示，到叶片尾缘而形成的脉冲后，输出信号波形图见图2。新型传感器安装在固定支撑上，以一定角度瞄准叶片顶端。收稿日期：2012-04-20第1O期孙灿飞，等：基于光电技术的旋转叶片锥体高度测量方法研究39过F面的几何详细推

8、理分析，就日J以得到叶片的锥体局度值。根据图3所示的几何示意图，可