叶型探针测试技术研究

叶型探针测试技术研究
作者:樊嘉峰, 黄明镜, 钟敏
作者单位:(中困燃气涡轮研究院,四川,江油621703)
1.会议论文向宏辉.任铭林.马宏伟.黄明镜叶型探针对轴流压气机性能试验结果的影响2008
基于近年来所录取的大量压气机试验数据,详细分析了叶型探针对轴流压气机各项性能参数的影响,并对某型低负荷轴流压气机进行了稳定性试验,比较了80%转速下压气机在安装叶型探针前后稳定裕度的变化,结果表明:叶型探针对轴流压气机设计与非设计状态性能均会产生一定的负面影响
,对于静叶高度不低于20mm的轴流压气机,其性能数据测量误差范围约在2%以内:压气机级增压能力所受到的影响程度与流道堵塞比有关,堵塞比越大,级静压比下降越多;安装叶型探针后,压气机的失速点流量增加,稳定裕度会降低。

本文链接:/Conference_6799751.aspx
下载时间:2009年11月30日。

合集下载

荧光探针的合成及自由基检测研究要点

荧光探针的合成及自由基检测研究要点

荧光探针的合成及自由基检测研究摘要荧光分析法在生物化学、医学、工业和化学研究中的应用与日俱增,其原因在于荧光分析法具有高灵敏度的优点,且荧光现象具有有利的时间表度。

由于物质分子结构不同,其所吸收光的波长和发射的荧光波长也不同,利用这一特性可以定性鉴别物质。

荧光探针技术是一种利用探针化合物的光物理和光化学特性,在分子水平上研究某些体系的物理、化学过程和检测某种特殊环境材料的结构及物理性质的方法。

该技术不仅可用于对某些体系的稳态性质进行研究,而且还可对某些体系的快速动态过程如对某种新物种的产生和衰变等进行监测。

这种技术具备极高的灵敏性和极宽的动态时间响应范围的基本特点。

羟基自由基(HO·)和超氧阴离子自由基(O2-·)是生物体内活性氧代谢产生的物质,当体内蓄积过量自由基时,它能损伤细胞,进而引起慢性疾病及衰老效应。

因此,近些年来人们为了预防这类疾病的发生,自由基的研究已逐渐成为热点。

而快速、灵敏和实用的自由基检测方法就显得十分重要。

荧光探针检测自由基具有操作简便、响应迅速、选择性高等多种优点,我们将着重研究一类苯并噻唑结构荧光探针的合成及其对超氧阴离子自由基(O2-·)的检测。

关键词:荧光探针,苯并噻唑,超氧阴离子自由基,自由基检测SYNTHESIS OF FLUORESCENT PROBES AND DETECTION OF FREE RADICALSABSTRACTApplications of fluorescence analysis method in biochemistry, medicine, industry and chemical research grow with each passing day, the reason is that fluorescence analysis method has the advantages of high sensitivity, and the flurescence phenomenon has a favorable time characterization. Since the molecular structure of different materials, the absorption wavelength and fluorescence wavelength of the emitted light is different, this feature can be characterized using differential substances. Fluorescent probe technology is a method using photophysical and photochemical properties for researching some systems’physical and chemical process at the molecular level and detecting a particular structure and physical property of the special environment material. This technology not only can be used for steady-state nature of certain system, but also can monitore fast dynamic processes of a certain system such as the production and decay of a new species. This technology has the basic characteristics of a high degree of sensitivity and very wide dynamic range response time. Hydroxyl radical(HO-·)and superoxide anion radical(O2-·) is a substance produced in vivo metabolism of reactive oxygen species. When the body accumulates excess free radicals that will damage cells thereby causing chronic diseases and aging effects. Thus, in recent years people in order to prevent the occurrence of such diseases, the study of free radicals has become a hot spot. And fast, sensitive and practical method for the detection is very important. Using the fluorescent probes for the detection of free radicals is a simple, quick response, high selectivity variety of advantages. We will focus on the study of a classof synthetic fluorescent probes of benzothiazole structure and detection of superoxide anion radical.Key words:Fluorescent probes, Benzothiazole, Superoxide anion radical, Detection of free radicals目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 荧光 (1)1.2.1 荧光的产生 (1)1.2.2 荧光探针结构特点 (2)1.2.3 荧光探针传感机理 (3)1.2.4 常见荧光团 (3)1.2.5 荧光探针的性能 (5)1.2.6 影响荧光探针性能的因素 (5)1.2.7 荧光淬灭 (5)1.3 自由基 (6)1.3.1 自由基的间接检测技术 (6)1.3.2 自由基的直接检测技术 (7)1.4 研究现状 (8)1.4.1 超氧化物歧化酶(SOD)的检测 (8)1.4.2 2-(2-吡啶)-苯并噻唑啉荧光探针 (8)1.4.3 PF-1和PNF-1 (8)1.4.4 香草醛缩苯胺 (8)1.4.5 Hydroethidine类荧光探针 (9)1.4.6 二(2,4-二硝基苯磺酰基)二氟荧光素 (9)1.5 选题背景和意义 (10)1.6 课题研究内容 (10)2 荧光探针的合成 (11)2.1 引言 (11)2.2 还原文献 (11)2.3 新探针合成 (11)2.3.1 2-(4-二甲氨基苯)-苯并噻唑 (11)2.3.2 2-(4-氰基苯)-苯并噻唑 (12)2.3.3 2-(苯)-苯并噻唑 (12)2.3.4 2-(4-甲基苯)-苯并噻唑 (12)2.3.5 2-(4-硝基苯)-苯并噻唑 (13)2.3.6 2-(水杨醛)-苯并噻唑 (13)2.4 合成小结 (14)2.5 实验药品及规格 (14)2.6 实验仪器及型号 (15)3 实验结果与讨论 (16)3.1 引言 (16)3.2 荧光性能测试 (16)3.2.1 荧光性能待测溶液配制 (16)3.2.2 荧光性能测试结果 (16)3.2.3 测试谱图 (17)3.3 1H NMR数据 (21)3.3.1 2-(2-吡啶)-苯并噻唑 (21)3.3.2 2-(4-二甲氨基苯)-苯并噻唑 (22)3.3.3 2-(4-氰基苯)-苯并噻唑 (23)3.3.4 2-(苯)-苯并噻唑 (24)3.3.5 2-(4-甲基苯)-苯并噻唑 (25)3.3.6 2-(水杨醛)-苯并噻唑 (25)3.3.7 2-(2-噻吩)-苯并噻唑 (26)3.4 反应条件控制及处理 (27)3.5 结论与展望 (27)参考文献 (28)致谢 (30)译文及原文 (31)1 绪论1.1 引言荧光分析法在生物化学、医学、工业和化学研究中的应用与日俱增, 其原因在于荧光分析法具有高灵敏度的优点, 且荧光现象具有有利的时间表度。

芯片电容测试探针-概述说明以及解释

芯片电容测试探针-概述说明以及解释

芯片电容测试探针-概述说明以及解释1.引言1.1 概述芯片电容测试探针概述芯片电容测试探针是一种用于检测芯片电容的测试工具。

随着电子技术的不断发展,芯片电容作为一种常见的电气参数,对于电子设备的性能和可靠性有着重要的影响。

因此,准确测试芯片电容的能力对于电子行业来说至关重要。

芯片电容测试探针是一种特殊设计的探针,其作用是在芯片表面与电容之间建立电连接,从而测量电容的数值。

探针通常由细小的金属针尖组成,通过与芯片表面的电容进行接触,将测试信号传递到测试仪器中进行测量和分析。

通过芯片电容测试探针,可以快速准确地测量芯片电容的数值,并可以评估芯片的质量和性能。

同时,通过与其他测试方法相结合,还可以进行芯片电容的非接触性和在线测试,提高测试效率和准确性。

总之,芯片电容测试探针是现代电子行业中不可或缺的测试工具。

它可以帮助工程师评估芯片电容的质量和性能,为产品设计和制造提供重要参考。

随着电子技术的进一步发展,芯片电容测试探针的研究和应用也将得到不断深化和扩展。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以根据以下方式编写:文章结构部分旨在向读者概述本文的组织结构,以便读者能够清晰地了解本文的内容和框架。

本文将按照以下几个部分展开叙述:第一部分是引言,该部分包含三个小节。

首先是概述,将简要介绍芯片电容测试探针的背景和意义。

接下来是文章结构部分,将介绍本文的组织结构和各个部分的内容。

最后是目的,将明确阐述本文的研究目的和意义。

第二部分是正文,该部分包含三个小节。

首先是芯片电容测试的重要性,将详细阐述为什么芯片电容测试是必要且重要的。

接下来是芯片电容测试的原理,将介绍芯片电容测试的基本原理和相关理论知识。

最后是芯片电容测试的方法,将详细介绍常用的芯片电容测试方法和具体操作步骤。

第三部分是结论,该部分包含三个小节。

首先是结果总结,将对前面的实验结果和测试数据进行总结和分析。

接下来是对芯片电容测试的意义,将讨论芯片电容测试对于电子产业和科学研究的重要性和影响。

航空发动机叶片间隙测量方法综述

航空发动机叶片间隙测量方法综述

?警.!}蹙臻
・
。
川!
爹 苗攀
田6激光多普勒舅速法测间隙的原理田 擞光多普勒间隙侍感器包括三个部分:光源系统、光学测量探头和探测系统。在光源系 统中有两个辙光二撮管.输出为660珊和830阻的两个波长的激光。在探头里光纤出射的光束 被一个非球面透镜准直,再被一个衍射透镜聚焦(衍射透镜是针对660ne波长设计的焦距 20肌。数值孔径0.2);这块高散射的衍射透镜使这两种光在聚焦腰处的光轴方向上分离。 由于衍射透镜的焦欧和波长成反比,红外光束的聚焦就落在了光橱的前面.而红光的落在 了光栅的后面.使这两种波长的擞光柬分别产生+l。一1级衍射。其他的光束用挡板隔离.用 一个消除色差的开昔勒透镜组准直光束井且再一次聚焦,清色差的透镜组确保了这两部分光 在相同的轴向位置分开。用开普勒望远镜系统使光柱聚焦成像.红外光的聚焦腰的位置在交 叉点的前面产生发散的边缘.红光的聚焦腰的位置在交叉点的后面产生汇聚边缘。如图7所
试验应用作了介绍。
关键词:发动机叶片叶尖间隙测量,探针法,电容法,电涡流法,光导(激光近程)探针测
量法,光强度调制法,激光多普勒测速法 1引言
随着现代飞机对高机动性飞行要求的不断提高,对航空发动机的要求也相应地提高。提
高航空发动机的性能的一个重要方面是提高发动机的效率;而提高发动机的效率很大方面要 取决于发动机转子叶尖与机匣之间的径向间隙要尽可能小,以减少工作介质泄露而造成的损 失。
航空发动机叶片间隙测量方法综述
郭伟周权 (一航计测重点实验室北京100095). 摘要:飞机发动机叶片叶尖间隙是发动机非常重要的一个参数。文章介绍了叶片叶尖间隙测 量的各种方法,包括探针法、电容法、电涡流法、光学法等。光学法又可细分为光导(激光
近程)探针测量法、光强度调制法和激光多普勒测速法;对这些方法的原理、特点以及一些

风机叶片检测的研究现状及进展

风机叶片检测的研究现状及进展

风机叶片检测的研究现状及进展摘要:叶片是风力单位的关键组成部分,在能量转换中发挥作用。

在风扇运行期间,必须确保叶片的安全和可靠性,以便有效地提高吸收的风力发电的转换效率,并对整个风力发电系统产生积极影响。

通过提高叶片性能,还可以保证风扇稳定运行。

但是,叶片的工作环境相对复杂,面临离心力、空气功率、热应力和弯曲应力,甚至雨雪冰侵蚀和闪电积聚破坏等现象。

在此基础上,我们必须重视风扇叶片的检测和分析,以确保准确快速地确定其疲劳程度,这是保持风扇安全运行、降低成本和提高风力利用率的有效途径。

关键词:风机叶片检测;研究现状;进展引言叶片是风力发电的关键组成部分之一。

在运行过程中可能受到强风、冲洗、空气氧化和潮湿空气腐蚀的影响。

可能会出现空气孔、裂纹、磨损和腐蚀等问题。

否则叶片可能断裂,严重威胁设备的安全运行。

因此,对风力发电机叶片进行状态检测和故障排除非常重要。

风扇叶片检测有助于避免潜在的叶片故障,减少意外丢失和停机。

降低叶片维护成本,直接影响整体稳定性和整体效率。

风力棒状态检测分为结构损伤检测和运行状态诊断,叶片结构损伤检测方法包括复制方法、电位法、显微镜直接观察和各种无损检测方法;叶片状态诊断包括监测风力发电机运行过程中产生的振动、冲击和噪声信号,用各种动态驱动器性能参数描述信号,提取故障信息,并将其用作诊断基础,以确定故障的类型、位置和原因。

与复印方法、电子定位方法、显微镜直接观察等其他传统试验方法相比,无损检测方法不需要停机,检测成本低,可以方便地在工程中使用。

1风机叶片损伤机理风机叶轮是风力发电机组中最重要的部件,造价较高,而叶片是其中的关键组成部分,长期处于复杂工作环境下,容易遇到静力风、气动力、重力和离心力等作用的影响,并形成挥舞、摆振、扭转等复杂运动,同时叶片内部也容易发生多个区域、程度不一的损伤。

在叶片上长期作用的荷载存在交变性与随机性等特点,从而导致叶片出现疲劳破坏。

此外,叶片使用中也面临沙粒冲刷、紫外线照射等影响,并存在大气氧化和腐蚀、海洋潮湿空气腐蚀等问题。

原子力显微镜测量高分子纳米材料力学性能探针选择的研究

原子力显微镜测量高分子纳米材料力学性能探针选择的研究

原子力显微镜测量高分子纳米材料力学性能探针选择的研究张慧;董彬【摘要】In this paper ,we studied the influence of the polymer single crystal thickness and the tip spring constant (k) on the test results of the mechanical measurement using the atomic force microscopy . The experiment shows that the substrate has a great influence when the sample is too thin ,and when the tip spring constant(k) is low ,the mechanical property is lower than the true value .A appropriate k can make the measure results more close to its true value .%以高分子单晶为测试样本,主要研究了利用原子力显微镜(A FM )对高分子纳米材料进行力学性能测试时样本的厚度和探针的弹性系数(k )对其测试结果的影响。

结果表明测试的样本厚度比较低时测试结果受基底影响较大;在样本确定足够厚度的前提下,探针采用k值过小的探针得到的测试值偏低,采用合适k值的探针才能得到较接近真实值得测试结果。

【期刊名称】《分析仪器》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】4页(P69-72)【关键词】原子力显微镜;探针;杨氏模量;高分子单晶【作者】张慧;董彬【作者单位】苏州大学分析测试中心,苏州 215123;苏州大学功能纳米与软物质研究院,苏州 215123【正文语种】中文原子力显微镜(AFM)现在已经成为表征材料的表面形貌的一种重要手段。

西安交通大学科技成果——大型透平压缩机整机及部件气动性能与流动测试技术

西安交通大学科技成果——大型透平压缩机整机及部件气动性能与流动测试技术

西安交通大学科技成果——大型透平压缩机整机及部件气动性能与流动测试技术项目简介透平压缩机,主要包括离心及轴流式压缩机,广泛应用于航空发动机、燃气轮机等重大关键装备中,以及能源、石化、冶金、制冷及空分等重要行业中,对国民经济的发展起着举足轻重的作用。

透平压缩机由一系列部件按照一定规律组合而成,主要有进口集流器、进口导叶、一组基本级及出口蜗室等部件。

基本级又由一组相邻的动叶和静叶排构成,或者由叶轮、扩压器、弯道和回流器等部件构成。

为研发高性能的透平压缩机产品,传统的压缩机气动测试分析技术局限于整机气动性能、或单个部件性能、或单个部件流场的测试与分析,不能全面切实地反映压缩机性能与内部流动之间的关系,对压缩机研发形成阻碍。

随着对高性能压缩机指标的不断提高,在试验研究上,不仅需要测试整机性能,更重要地还需要测试研究压缩机各部件之间的性能和流场匹配情况。

这样才可能较全面系统地掌握压缩机内流情况,为理解其非定常流动机理,分析和判断影响产品性能的主因,为改进定位提供准确目标,使产品研发做到有的放矢,提高高性能压缩机研发的效率,节省投资成本。

本项目通过创新性设计,在轴流及离心压缩机各部件之间布置由计算机控制的微小型探针运动机构,将探针测试系统与压缩机部件结构有机地融合为一体,实现对部件各关键位置截面流动参数分布的准确测试。

本项目提供有完整配套的测试数据分析技术,能对透平压缩机整机和部件性能进行综合分析,全面反映压缩机部件及整机性能与内部流场特性之间的关系,是服务于新一代高性能透平压缩机产品研发的重要技术。

其中部分技术2016年获得陕西高等学校科学技术奖二等奖,2017年获中国通用机械工业协会科技创新突出贡献奖。

产品性能优势在目前透平压缩机气动计算与分析软件发展迅速、种类繁多的情况下,本项目提出一种全面测试透平压缩机整机及部件气动性能,以及其内部流动参数的试验技术,是对该领域研究技术手段很有价值的探索与发展。

项目通过试验手段获得压缩机内部流动参量信息,测试精度高,测试数据的空间和时间分辨率高,测试过程实现了高度自动化,达到目前最先进水平。

测试探针工作原理

测试探针工作原理在现代科学技术领域,测试探针是一个重要的工具,用于测试、探测和测量各种物理和化学性质。

本文将介绍测试探针的工作原理及其应用领域。

一、测试探针的基本原理测试探针的工作原理基于电子学中的四线探针技术。

它由四个金属探针组成,分别被接地、正向偏置、负向偏置和采样信号输入,以测量、分析、探测被测试物体或材料的电性、热性、力学性能等。

以下将分别介绍探针的不同功能及其原理。

1. 接地探针接地探针主要用于建立与被测试物体的电势参考。

它通过将其中一个探针连接至地线,使测试仪器与物体接地,从而消除电势差干扰。

接地探针的工作原理是利用地线建立与环境相同的地电势,确保测试准确可靠。

2. 正向偏置探针正向偏置探针用于引入恒定电流或电压,以激发被测试物体的响应。

它通过施加恒定电流或电压来研究被测试物体的电学特性,如电导率、电容和电阻等。

正向偏置探针实现了对电学特性的激发和测量。

3. 负向偏置探针负向偏置探针与正向偏置探针相对,用于引入相反极性的电流或电压。

它通过改变偏置方向来观察被测试物体的响应变化。

负向偏置探针可以用于测量材料的电子结构、载流子浓度和能带特性等。

4. 采样信号输入探针采样信号输入探针用于测量被测试物体的电学参数。

它收集被测试物体响应的信号,并将其传输给数据采集系统进行分析和处理。

采样信号输入探针通常与正向偏置和负向偏置探针配合使用,实现对物体电学性质的完整测试。

二、测试探针的应用领域测试探针广泛应用于物理学、化学、电子学、材料科学等领域,以下列举几个常见的应用领域。

1. 电子元器件测试测试探针在电子制造和维修过程中起到重要作用。

它们被用于测试电路板、晶体管、集成电路等电子元件的电学性质,以确保其质量和性能符合要求。

2. 材料研究与表征测试探针用于材料研究领域,可以对材料的导电性、热导率、电子能级结构等进行准确测量。

这对于材料的合成、设计和应用具有重要意义。

3. 生物医学领域测试探针被广泛应用于生物医学领域,用于测量生物体的电学参数,如心电图、脑电图等。

与探针有关的测试不准问题

与探针有关的测试不准问题首先,探针的尖端很容易磨损,在测试过程中可能会产生磨损现象,从而影响测试结果的准确性。

另外,探针的尺寸和形状也会对测试结果产生影响,在不同表面上可能会导致不同的测试值。

其次,探针可能会受到外界环境的干扰,比如温度、湿度、气压等因素都可能会影响探针的测试结果。

而且,探针的材料和制造工艺也会影响测试的准确性,比如材料的硬度和弹性都可能会对测试结果产生影响。

此外,操作人员的技术水平和经验也会对测试结果产生影响。

如果操作不慎或者没有经过专业的培训,很容易产生测试不准确的问题。

针对以上问题,科研人员可以采取一些措施来提高测试的准确性,比如定期更换探针、控制环境影响、选择适当的探针材料和制造工艺、加强操作技能培训等。

总之,测试不准确是探针应用中常见的问题,科研人员需要不断改进测试方法和技术,提高测试的准确性,以确保得到可靠的研究结果。

对于不准确的测试结果,科学研究者必须认真对待,因为准确的测试结果是科学研究的基础,对于探针测试不准确的问题,科学家需要认真挖掘其中的原因并采取相应的措施进行改进。

首先,需要对探针的磨损问题进行重点关注。

探针的尖端通常非常尖锐,因此很容易在测试中受到磨损。

磨损会导致探针尖端形状的变化, 并降低其对表面的接触面积,从而影响测试结果的准确性。

因此,需要定期检查和更换探针,以确保测试结果的可靠性。

此外,选择耐磨的探针材料以及改进制造工艺也能有效减少探针磨损的问题。

其次,探针的尺寸和形状对测试结果也有着重要的影响。

如果探针尺寸不正确,可能会造成测试的偏差。

因此,在测试前需要确保探针的尺寸和形状是符合要求的,并对实验样品进行适当调整以适应探针的特性。

此外,外界环境因素对探针测试结果也有着重要的影响。

温度、湿度和气压的变化可能导致探针的材料性质发生变化,或者影响探针与测试样品的接触,从而造成测试误差。

因此,在测试过程中需要严格控制外界环境的影响。

另一种影响探针测试的因素是探针的材料和制作工艺。

燃气轮机涡轮叶片冷却试验测试技术

涡轮叶片冷却设计的各项验证试验是燃气轮机整机测试前需要完成的基本任务。

这些验证试验会用到多种测试技术,叶片设计人员掌握这些测试技术的原理、仪器和使用方法,可以为叶片冷却设计的验证和产品的研制成功提供基础支撑。

燃气轮机涡轮叶片冷却设计的验证,需要经过一系列循序渐进的试验,一般分为流量试验、内换热系数试验、气膜有效度试验、外换热系数试验、冷效试验、整机试验等。

燃气轮机研发中的这些试验需要用到多种试验测试技术,主要分为常规流场测量技术、叶片温度测量技术、传热组合量的测量等几类。

其中,流场测量是各项冷却试验测试的基础,叶片温度测量是冷却试验的核心,其他物理量的测量则是为了测量一些组合物理量,如热流密度、换热系数、气膜有效度等。

为了达到试验目的,顺利完成试验任务,选择合适的测量技术至关重要。

常规流场测量技术涡轮叶片的各项验证试验都需要测量流场的基本参数,其中,流量、压力、流场温度、湍流度等参数是最基本的测量物理量。

流体流量和压力的测量已经非常成熟,不再赘述。

流场的温度测量方法也很多,叶片温度测量所使用的大部分技术和手段都可用于流场温度的测量(在叶片温度测量技术中详细叙述)。

流场湍流度的测量相对复杂,且一般需要经过数据处理和换算,目前常用的手段有脉动压力传感器、激光多普勒测速(LDV)、热线风速仪(hot wire anemometer)和粒子图像测速(PIV)技术等,其中热线风速仪使用最为广泛。

热线风速仪主要有恒温式和恒流式两种,常用的是恒温式。

热线风速仪有很多的生产厂家,但可用于流动细节和机理研究、可测量较高脉动频率的较少。

目前的技术还是用于测量较为宏观的参数,这对于试验而言也已经足够。

热线风速仪的国际知名厂商主要有美国的提赛环科仪器(TSI)公司和丹麦的丹迪动态(Dantec)公司,它们的典型产品性能如表1所示。

表1 热线风速仪性能叶片温度测量技术叶片温度的测量是冷却试验的核心。

温度测量技术可以分为两大类,接触式测量和非接触式测量。

航空发动机叶尖间隙测量研究

航空发动机叶尖间隙测量研究 0708301 邓起春 070830115 研究背景及意义 随着现代飞机对高机动性飞行要求的不断提高,对航空发动机的要求也相应地提高。 为提高航空发动机的性能,人们努力挖掘提高发动机效率的潜力。潜力之一是使转子叶尖与 机匣之间的径向间隙尽可能小,以减少工作介质泄漏而造成的损失。 众所周知,叶尖间隙过大 会降低发动机的性能,然而间隙过小,将产生叶尖与机匣碰磨,影响发动机的安全,这是两个 对立的要求。 如何设计控制间隙使其最为合适,对提高发动机性能、 保证飞行安全非常重要。 而合理地设计间隙,或进行主动间隙控制,关键在于搞清间隙的实际变化情况,掌握它的变化 规律。因此,对间隙进行实测,给出间隙随不同转速及状态的变化规律,验证理论计算的合理 性,在发动机研制过程中对优化设计、保证试车试验安全,具有实际的工程应用价值。 航空发动机在工作时,由于各部件承受的温度和受力变形情况不同,转、 静子间的运动是 很复杂的。不同部位的零件在径向、轴向的位移大小和方向存在很大的差异,这种差异还随 发动机不同而改变,如果此值选取不当,则可能造成径向间隙过大或过小。 综合分析表明, 风 扇、压气机和涡轮的叶尖与机匣之间都存在着一“ 最佳” 间隙, 过大的间隙会使叶尖泄露 磨擦振动等结构问题, 影 响发动机的安全运转。 由于发动机转子叶尖间隙变化的影响因素是多方面的, 相当复杂, 目 前单靠计算分析是很难确定的, 必须在试验中对间隙进行实时测量,找出 最佳”间隙, 为 “ 改进设计提供依据。 径向间隙过大会使效率降低,涡轮前温度增高。 据资料介绍,叶尖间隙每 增加叶片长度的1 % ,效率约降低1. 5 % ,耗油率约增加3 %。耗油率增加1 % ,可使全寿命 费用增加0. 7 %。间隙过大,也将使增压比下降,喘振裕度降低但同时间隙又不能过小,间隙 过小将可能产生碰磨,导致零部件损坏,影响发动机的安全。 间隙过大或过小对发动机都是不 利的,合理地设计、控制间隙,在航空发动机研制、使用全过程具有重大意义。 理论基础 探针法 针所使用的间隙测量仪为探针测量法测量装置。 探针法采用的是叶尖放电方式, 即依靠电 机使外加直流电压的探针沿径向移动, 当探针移向叶尖至发生放电为止, 探针的行程与初始 安装间隙(静态时探针到机匣内表面的距离)之差即叶尖间隙。目前使用的美国RCMS4的间 隙测量系统探针类,它主要由探针、执行机构及控制器组成。其间隙测量系统在探针上施加 高压,在执行机构的驱动下,以连续的步进逐渐伸向被测物体,当探针距被测物体只有微米 量级时, 发生电弧放电, 控制器感受到放电后, 在探针与叶尖物理接触之前, 停止探针步进, 并将其缩回到安全位置,同时显示叶尖间隙测量结果。它只适用于温度600摄氏度以下,转 速在6000r/m以上,而且探针容易受到异物及油的污染造成阻塞。由于它是接触式测量,一 旦发动机紧急停车,探针缩回不到安全位置,就容易发生故障。探针测量法具有原理简单、 不需事先校准、 实用性强等特点,无论叶片端面形状如何都可进行准确的间隙测量,测量精度 为±0. 05 mm。缺点为只能测转子叶尖最小间隙,而不能测每个叶片的间隙,响应慢、传感器 体积大,探针进出的误动作还会给叶片带来安全隐患。 电容法 电容法是靠绝缘电极的机匣和转子叶尖间隙形成的电容进行测量的, 测的的电容是电极 几何形状、两级间距离以及两极间介质的函数,忽略边缘影响,测量电容与间隙的关系。国 外常把电容法分为两类:调频式,主要用于压气机与机匣的间隙测量;调幅式,主要用于连 续变化的情况。 调频式系统工作原理是: 叶尖与探头电极之间的间隙发生变化引起电容变化, 进而引起震荡频率的改变, 这一变化信号对原载波信号进行频率调制, 调频后的信号由震荡 器输出,通过电缆送到信号处理器,最后将间隙的变化变成信号输出。 电容法的特点:灵敏度高,固有频率高,频带宽,动态响应性能好,能在数兆赫的频率 下正常工作,功率小,阻抗性能好等。它的精度受多方面因素的影响,如测量时介质的介电 常数的变化,环境的干扰、探头及机匣受热变形、校准误差等。 电涡流法 电涡流法师采用金属切割磁力线产生磁场变化的方法, 电涡流测量间隙这套装置主要由 探头和检测电路两部分构成。检测电路由振荡器、检波器及放大器等组成。当振荡器产生的 高频电压施加给靠近金属板一侧的传感器线圈时, 产生磁束, 金属板受此磁束的感应产生环 形电流,此电流在线圈上产生反向变化。传感器线圈受涡流影响时产生阻抗,当被测物体的 传感器探头被确定以后, 影响传感器线圈阻抗的一些参数是不变的、 此时只有线圈与被测导 体之间的距离变化量与阻抗有关。 如果通过检测电路测出阻抗的变化量, 即得出叶尖的间隙 值。 电涡流特点:体积小,重量轻,结构简单,不必做复杂的调整,频率响应范围宽,灵敏 度高,册来那个范围大,抗干扰能力强。此方法受叶片材料的影响较大,叶尖端面还需要有 一定的厚度。由于传感器输出是随着叶尖形状、安装状态和环境温度等变化,因此,事先需 要校准,使其适合使用环境。 光纤法 反射式光纤叶尖间隙测量法 当光源发出的光经光纤照射到位移反射体后, 被反射的光又经接受光纤输出, 被光敏器 件接收。 其输出光强决定于反射体距光纤探头的距离, 当位移变化时则输出光强作相应的变 化,通过对光强的检测而得到间隙值。 它的主要特点是:具有高灵敏度、高分辨率,抗电磁干扰,超高电绝缘;结构简单,性 能稳定,设计灵活,能在恶劣的环境下工作,适合于静态和动态的实时监测。由于叶片表面 经过高温烧蚀,它的反射系数降低,发射损失会造成灵敏度降低,假定反射面与光纤垂直, 如果反射端面稍有倾斜,对灵敏度也会产生很大的影响。 光导探针测量法 光导探针法师通过光导纤维将一激光束投射到转子叶片的叶尖上, 当叶尖间隙发生变化 时,由于反射的光返回路径不同,在光电接收器上的光点位置发生变化,其变化量经过计算 即得出转子叶尖的间隙。 该方法的热点是不受转子叶片本身材料的限制, 各种转子叶片都可以测量; 适用于精度 高、频响快、高温涡轮叶尖间隙测量量;能在恶劣的环境下工作,适用于静态和动态的实时 检测;成本低,光纤探头体积较小、易安装等。由于传感器运行在高温高压和大振动的情况 下,因此需对光学系统进行保护,防止污染和仪器损坏。 国内外研究现状/技术发展 航空发动机径向间隙测量,特别是高压涡轮间隙测量,一直以来属于世界性的测试难题。 近半个世纪,英、美、俄一些先进的航空发动机公司和研究机构为了达到测试、控制间隙的 目的,想尽了各种办法,投入了大量的人力物力,不断开发完善间隙测试技术和测试手段,比 较成熟的有探针测量法、电涡流法、电容法、高能X 射线等间隙测量方法,在转子叶尖间隙 测试应用上积累了大量的实测数据,具有相当高的技术水平,建立有发动机间隙数据库及健 全的测试规范。 外国一些先进的航空企业一直致力于航空发动机间隙测量的应用研究, 将间 隙测量得出的研究成果广泛应用于航空发动机研制中, 并部分地实现了主动间隙控制。 我国 开展航空发动机转子叶尖间隙测试应用研究起步较晚,对于实测设备的开发应用还处于研制 阶段。由于有国外可借鉴的技术和经验,以及已商品化的可利用的测试手段,因此研制开发 的投入比较小。目前对于风扇压气机、高压压气机部件,6 000 r/ min 以上转速的稳态间隙 可进行实时监测,而对于低转速、高温涡轮和瞬态间隙测试还缺乏手段。我国在开展间隙测 量的应用研究上也取得了一定的进展, 在一些试验件上实现了转子叶尖间隙的实时测量, 一些间隙测量仪器正在研制中, 并将间隙测量结果用于改进设计。但与世界先进国家相比, 还有相当大的差距, 还需要对间隙测量给予充分的重视, 加强国内间隙测量的应用研究。 几 年来, 通过采用从英国ROTADATA公司引进的探针式间隙测量系统, 对风扇、 压气机等试验件 在各种试验状态下叶尖间隙的实时变化进行了大量测量, 取得了较好的效果。 总结和展望 航空发动机转子叶片径向间隙的测量对发动机在研制使用过程中有重大的意义, 精确的 测量进而能得到有效的控制。 而且航空发动机转子叶片径向间隙控制是改善发动机气动性能、 提高发动机效率的非常重要的环节。 转子叶片径向间隙控制的控制可以使径向间隙尽可能减 少,以减少气流泄露损失,保证发动机获得尽可能高的工作效率,保证有适当的间隙,防止 因叶尖与机匣相碰而影响发动机安全。 近年来, 为了测量和控制航空发动机压气机叶片和涡轮叶尖与机匣之间的间隙, 国外航 空研究机构开发了多种的间隙测量方法,现在常使用的有光纤法、探针法、电容法、电涡法 等等,这些方法都有其不同的特点。这些都代表了国际上间隙测量的最先进技术。为使叶尖 间隙测量达到使用水平, 不论采用哪种测量手段, 提高高温高压条件下传感器的耐久性和可 靠性以及缩小体积都是技术关键。 近些年来研究的接触式探针测高压一级转子内环处轴向间 隙,以及英国RCMS4火花放电式间隙测量仪,同属接触式测量,它们仅限于常温单点的间隙 测量,并只能测量最小的叶尖间隙,对每个叶片的实际长度无法测量,特别是对高压涡轮间 隙测量更是亟待解决的难题。 在现代信息社会过程中,随着相关科学技术的进步和完善,光纤传感器技术,凭借不可 比拟的诸多优点得到了广泛的应用。 型号任务急需适用于发动机的光纤探针测量系统, 以填 补我国该测量领域的空白。 参考文献 丘立新 熊宇飞 熊宇飞 张宝诚 王振华 航空发动机叶尖间隙测量研究 航空发动机转子叶尖间隙的测量 转子叶尖测量在风扇和压气机性能试验中的应用 陈本柱 盛元生 航空发动机试验技术
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
相关文档
最新文档