一种高环境适应性尾喷管真摆角检测、测量系统及方法
本发明公开了一种高环境适应性尾喷管真摆角检测、测量系统及方法，设置待测发动机，尾喷管与待测发动机同轴对接，永磁体硬性连接在尾喷管外，且尾喷管与永磁体共球心，且在永磁体的前端设置球面磁传感器，球面磁传感器的接收面为球面。可以在发动机工作时，实时测量尾喷管摆动角度及摆动频率。摆角检测分辨率≥0.2°，摆动频率≤200Hz。
发明专利
CN202311458560.7
2023-11-03
CN117386530A
2024-01-12
F02K9/96(2006.01)
西安长峰机电研究所
钟峰
710065 陕西省西安市雁塔区电子一路8号
西安恒泰知识产权代理事务所
孙雅静
陕西;61
1.一种高环境适应性尾喷管真摆角检测系统，其特征在于，设置待测发动机(1)，尾喷管(3)与待测发动机(1)同轴对接； 永磁体(10)硬性连接在尾喷管(3)外，且尾喷管(3)与永磁体(10)共球心； 在永磁体(10)的前端设置球面磁传感器(4)，球面磁传感器(4)的接收面为球面。 2.根据权利要求1所述的高环境适应性尾喷管真摆角检测系统，其特征在于，所述的永磁体(10)通过连接杆(9)硬性连接到尾喷管(3)外。 3.根据权利要求1或2所述的高环境适应性尾喷管真摆角检测系统，其特征在于，在所述的待测发动机(1)外设置环形的卡箍(2)，用于固定安装导轨(8)，导轨(8)上安装滑块(7)，滑块(7)上设置球面磁传感器(4)。 4.根据权利要求1或2所述的高环境适应性尾喷管真摆角检测系统，其特征在于，所述的球面磁传感器(4)利用磁传感器芯片HMC1512进行工作，球面磁传感器(4)处磁感应强度大于80Gs。 5.一种基于磁感应的球面位移传感器的位移检测方法，其特征在于，利用权利要求1-4任一所述的基于磁感应的球面位移传感器的位移检测系统进行，具体包括： 尾喷管(3)的轮廓线的反向延长线相交于0点，交点O为尾喷管(3)的摆心； 连接杆(9)的反向延长线与尾喷管(3)的轴线相交于O，通过球面磁传感器(4)测量出连接杆(9)经过的位移，进而求解发动机的摆动频率、振幅及方向。 6.根据权利要求5所述的基于磁感应的球面位移传感器的位移检测方法，其特征在于，设球面磁传感器的接收面是一个球的一部分，这个球的半径为R，则接收面的半径为R，单位mm； 设参考点为A，其位置采用经纬度的表示为(γ，α)，经纬度的单位是°，其坐标为： Xa＝R·cosa·cosγ Ya＝R·cosa·sinγ Za＝R·sina； 当永磁体摆动到点B时，B的坐标为(θ，β)，其坐标为： Xb＝R·cosβ·cosθ Yb＝R·cosβ·sinθ Zb＝R·sinβ； 即：ρ＝arccos(cosα·cosβ·cos(θ-γ)+sinα·sinβ)；ρ为当永磁体由点A摆动到点B时的摆动角度； 而点A与点B之间的弧长为： 7.一种高环境适应性尾喷管真摆角测量系统，其特征在于，包括调轴线子系统、调距子系统和实时测量子系统，利用权利要求1-4任一所述的高环境适应性尾喷管真摆角检测系统实现； 调轴线子系统，调整尾喷管(3)轴线，使之与发动机轴线重合； 调距子系统，调整球面磁传感器(4)与永磁体(10)之间的距离，使两者间距离恒定； 实时测量子系统，实时测量发动机的摆动频率、振幅及方向。 8.根据权利要求7所述的高环境适应性尾喷管真摆角测量系统，其特征在于，所述的调轴线子系统设置： 待测发动机(1)呈竖直状态安装，尾喷管(3)的管口也竖直向上，在尾喷管(3)的管口内竖向插入调节杆(11)，调节杆(11)的顶端安装永磁体(10)； 在待测发动机(1)的尾喷管端套装安装筒(12)，在安装筒(12)的顶底面内安装球面磁传感器(4)。 9.根据权利要求8所述的高环境适应性尾喷管真摆角测量系统，其特征在于，所述的调节杆(11)的一端为锥体结构，与尾喷管(3)的锥形内腔切合； 调节杆(11)的锥体轴线与尾喷管(3)的锥形轴线重合； 另一端为杆体的结构，杆的末端安装永磁体(10)。 10.根据权利要求7或8所述的高环境适应性尾喷管真摆角测量系统，其特征在于，所述的调距子系统包括：待测发动机(1)、尾喷管(3)、球面磁传感器(4)、导轨(8)、滑块(7)、检测系统控制器(5)和电气动力柜(6)； 球面磁传感器(4)工作时，永磁体(10)与球面磁传感器(4)的法向距离保持恒定，根据尾喷管(3)相对于待测发动机(1)不同的推出距离实时调整球面磁传感器(4)的位置； 当待测发动机(1)处于冷态时，调整导轨(8)的高度和滑块(7)的位置，使得球面磁传感器(4)的输出为0； 当待测发动机(1)处于工作状态，尾喷管(3)推出，球面磁传感器(4)实时测量尾喷管(3)的推出距离，并将数据发送给检测系统控制器(5)，检测系统控制器(5)控制电气动力柜(6)调整滑块(7)的位置，使得球面磁传感器(4)的输出一直为0； 当待测发动机准备点火时，检测系统控制器(5)锁定滑块(7)的位置，调距过程结束。