微波探頭和用于測量渦輪發(fā)動機(jī)葉片振動狀況的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般涉及發(fā)動機(jī)葉片測量領(lǐng)域，更具體地涉及于測量渦輪發(fā)動機(jī)葉片振動狀況的微波探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]在對渦輪發(fā)動機(jī)葉片振動狀況進(jìn)行測量中，國內(nèi)外主要應(yīng)用的測量技術(shù)有放電探針法、電容法、激光法、超聲波法以及微波測量法。在微波測量法中，微波探頭是非常重要的組成部分。目前用于渦輪發(fā)動機(jī)葉片振動狀況測試的微波探頭核心是微帶天線。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種微波探頭，該微波探頭特征在于包括:夕卜殼，外殼具有喇叭口形狀；波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器采用階梯阻抗變換的形式，使得實(shí)現(xiàn)同軸線到波導(dǎo)的阻抗匹配；以及連接器，連接器固定在外殼上，用于連接同軸線纜和波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，進(jìn)而對微波探頭進(jìn)行饋電。
[0004]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種用于測量渦輪發(fā)動機(jī)葉片的振動狀況的設(shè)備，該設(shè)備包括:渦輪發(fā)動機(jī)葉片，渦輪發(fā)動機(jī)葉片被渦輪發(fā)動機(jī)機(jī)匣圍繞；以及如上所述的微波探頭，該微波探頭安裝在渦輪發(fā)動機(jī)機(jī)匣的機(jī)匣壁中。
【附圖說明】
[0005]本公開上面提到的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，以及獲得這些特征和優(yōu)點(diǎn)的方式將變得顯而易見，并且通過結(jié)合附圖參照以下對本公開的實(shí)施例的描述，本公開將更好地被理解，其中:
[0006]圖1示出了根據(jù)傳統(tǒng)微波探頭的主要結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0007]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的微波探頭的示意圖；
[0008]圖3(a)示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器的側(cè)視圖；
[0009]圖3(b)示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器俯視圖；
[0010]圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的微波探頭的尺寸設(shè)計圖；以及
[0011]圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的用于測量渦輪發(fā)動機(jī)葉片振動狀況的設(shè)備的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面的詳細(xì)描述被呈現(xiàn)以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出和使用這些實(shí)施例。具體實(shí)施例及應(yīng)用的詳細(xì)描述僅被提供作為示例，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說各種修改是顯而易見的。在不背離實(shí)施例的范圍的情況下，本文所述的一般原則可被應(yīng)用于其他應(yīng)用。因此，這些實(shí)施例不限于所示出的那樣，而被賦予與本文所描述的原則和特征相一致的最寬的范圍。出于清晰的目的，與涉及實(shí)施例的技術(shù)領(lǐng)域已知的技術(shù)材料有關(guān)的細(xì)節(jié)不再被詳細(xì)描述。
[0013]如上所述，在對渦輪發(fā)動機(jī)葉片振動狀況進(jìn)行測量中，國內(nèi)外主要應(yīng)用的測量技術(shù)有放電探針法、電容法、激光法、超聲波法以及微波測量法。在微波測量法中，微波探頭是非常重要的組成部分。目前用于渦輪發(fā)動機(jī)葉片振動狀況測試的微波探頭核心是微帶天線。圖1示出了這種微波探頭的主要結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，微波探頭100具有外殼
1、線纜2、微帶天線3和天線罩4。微帶天線3是此種微波探頭的核心部分。然而，微帶天線的效率較低、主瓣較寬、增益較低，其輻射特性容易受到環(huán)境(如機(jī)匣壁)的干擾。
[0014]在本公開中，提出了一種新穎的微波探頭。圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的微波探頭200的示意圖。如圖2所示，微波探頭200包括外殼5、波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器6和連接器7。
[0015]外殼4具有喇叭口形狀。外殼5的尺寸以及喇叭口的尺寸和形狀可以根據(jù)需要來設(shè)計。例如，喇叭口的開口大小、徑向長度等都可以根據(jù)實(shí)際需求來確定。但應(yīng)注意，喇叭口的尺寸決定了天線探頭200的工作頻率。因此，可以根據(jù)所需工作頻率來進(jìn)行喇叭口的尺寸設(shè)計。外殼5—般由鋼材制成。根據(jù)不同工作環(huán)境的要求，外殼5可以選用不同的金屬材質(zhì)。
[0016]波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器6采用階梯阻抗變換的形式，從而能夠使得實(shí)現(xiàn)同軸線到波導(dǎo)的阻抗匹配(例如，實(shí)現(xiàn)低阻抗的同軸線與高阻抗的波導(dǎo)之間的阻抗匹配)，以使得能量能夠沿喇叭口面輻射出去。在一個實(shí)施例中，微波探頭200可以為后饋式結(jié)構(gòu)，即連接器7與波導(dǎo)成180°布置，以便于波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器6的安裝。圖3(a)示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器6的側(cè)視圖，并且圖3(b)示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器6的俯視圖。如圖3(a)和圖3(b)所示，從側(cè)面看，波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器6具有類似“丄”的形狀。一般而言，標(biāo)準(zhǔn)同軸線特性阻抗為50歐姆，波導(dǎo)的特性阻抗可以依據(jù)波導(dǎo)尺寸(中心頻率)來確定，因此可以根據(jù)實(shí)際需求來設(shè)計階梯阻抗變換器的高度、寬度以及節(jié)數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)同軸線與波導(dǎo)的阻抗匹配。
[0017]連接器7固定在外殼上，用于將外殼5和波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器6相連接，進(jìn)而對微波探頭進(jìn)行饋電，如圖2所示。在一個實(shí)施例中，連接器7可以為標(biāo)準(zhǔn)2.92_連接器。在一個實(shí)施例中，連接器7的工作頻率最高能達(dá)到40GHz。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的微波探頭的尺寸設(shè)計圖。如圖4所示，外殼長為30mm。波導(dǎo)部分為矩形，長約12mm，寬約4.3_，下半部分為喇叭口，其軸向長度為18_，開口與軸向成10°角設(shè)置。螺紋直徑12臟，螺距1mm。波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器寬(“丄”水平部分)約8.55mm，高(“丄”豎直部分)約
3.7mm (在本設(shè)計中，采用一階階梯)。通過這樣的尺寸設(shè)計，該微波探頭200可以具有24GHz的中心頻率。
[0018]通過這樣的喇叭式微波探頭200，而且由于波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器6設(shè)置，使得微波信號能夠從喇叭口面輻射出去。根據(jù)本公開的微波探頭200，其增益高、效率高、主瓣窄，因此能夠接收到較強(qiáng)的反射信號，有益于對于反射回的信號進(jìn)行處理。
[0019]微波探頭200的外殼5上可以設(shè)置螺紋與螺母，可以方便地安裝于其他裝置。在一個實(shí)施例中，該微波探頭200可以安裝于渦輪發(fā)動機(jī)機(jī)匣上，以用于測量葉片振動狀況。
[0020]圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的用于測量渦輪發(fā)動機(jī)葉片振動狀況的設(shè)備的不意圖。
[0021]如圖5所示，根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的用于測量渦輪發(fā)動機(jī)葉片振動狀況的設(shè)備500包括:渦輪發(fā)動機(jī)葉片8，這些渦輪發(fā)動機(jī)葉片8被渦輪發(fā)動機(jī)機(jī)匣9圍繞；以及微波探頭10，該微波探頭10安裝在渦輪發(fā)動機(jī)機(jī)匣9的機(jī)匣壁中。
[0022]在測量渦輪發(fā)動機(jī)葉片7的振動狀況(例如，測量葉片8的葉尖與機(jī)匣壁之間的間隙))的環(huán)境中，微波探頭10可以簡單地螺紋安裝于機(jī)匣9上。微波探頭10向渦輪發(fā)動機(jī)葉片7輻射微波，并接收由渦輪發(fā)動機(jī)葉片7反射的微波信號，該反射的微波信號能被用于測量葉片8的葉尖到機(jī)匣9的內(nèi)壁的間隙。在一個實(shí)施例中，微波探頭10可以按照圖4那樣設(shè)計，以獲得24GHz中心頻率。
[0023]由于微波探頭10是一種喇叭式微波探頭并且其還特別具有波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，其輻射方向性強(qiáng)，輻射方向可以沿口面方向，因此在安裝在機(jī)匣9上之后，其輻射能夠與葉片徑向方向一致。微波探頭10由于具有高增益、高輻射效率以及強(qiáng)方向性，因此能夠消除機(jī)匣壁對天線探頭輻射的影響，有利于天線探頭能夠接收到較強(qiáng)的反射信號，從而有利于分析葉片7的的振動狀況，例如，分析葉片7的葉尖與機(jī)匣壁之間的間隙。
[0024]在本公開中提及“一個實(shí)施例”、“另一實(shí)施例”，但是應(yīng)理解，這并不表示該實(shí)施例中所描述的部件不能應(yīng)用在另一實(shí)施例中，而是，在該實(shí)施例中所描述的部件可以添加到根據(jù)本公開的任何實(shí)施例中。也就是說，在本公開中描述的實(shí)施例中的任何部件可以以任何方式組合。
[0025]在所附權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”是開放式的，即，包括除了在權(quán)利要求中這樣的術(shù)語之后列出的那些要素之外的要素的傳感器仍被認(rèn)為落入權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
[0026]盡管本文結(jié)合附圖已經(jīng)詳細(xì)描述了本公開的說明性的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解的是本公開不局限于那些確切的實(shí)施例，并且在不背離本公開的由所附權(quán)利要求所定義的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)ζ渥龀龈鞣N變化和修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微波探頭，該微波探頭特征在于包括: 外殼，外殼具有喇叭口形狀； 波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器采用階梯阻抗變換的形式，使得實(shí)現(xiàn)同軸線到波導(dǎo)的阻抗匹配；以及 連接器，連接器固定在外殼上，用于連接同軸線纜和波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，進(jìn)而對微波探頭進(jìn)行饋電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波探頭，其特征在于，所述外殼由鋼材制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波探頭，其特征在于，所述連接器與波導(dǎo)成180°布置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波探頭，其特征在于，所述連接器為標(biāo)準(zhǔn)2.92_連接器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波探頭，其特征在于，所述連接器的工作頻率最高能達(dá)到40GHz ο6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波探頭，其特征在于，所述微波探頭具有24GHz的中心頻率。7.一種用于測量渦輪發(fā)動機(jī)葉片的振動狀況的設(shè)備，該設(shè)備特征在于包括: 渦輪發(fā)動機(jī)葉片，所述渦輪發(fā)動機(jī)葉片被渦輪發(fā)動機(jī)機(jī)匣圍繞；以及 如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的微波探頭，所述微波探頭安裝在所述渦輪發(fā)動機(jī)機(jī)匣的機(jī)匣壁中。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述微波探頭向所述渦輪發(fā)動機(jī)葉片輻射微波，并接收由所述渦輪發(fā)動機(jī)葉片反射的微波信號，所述反射微波信號能被用于測量葉片振動狀況。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述微波探頭與所述渦輪發(fā)動機(jī)機(jī)匣的機(jī)匣壁通過螺紋連接。
【專利摘要】本公開提供了一種微波探頭和用于測量渦輪發(fā)動機(jī)葉片的振動狀況的設(shè)備。該微波探頭特征在于包括：外殼，外殼具有喇叭口形狀；波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器采用階梯阻抗變換的形式，使得實(shí)現(xiàn)同軸線到波導(dǎo)的阻抗匹配；連接器，連接器固定在外殼上，用于連接同軸線纜和波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，進(jìn)而對微波探頭進(jìn)行饋電。用于測量渦輪發(fā)動機(jī)葉片的振動狀況的設(shè)備包括：渦輪發(fā)動機(jī)葉片，渦輪發(fā)動機(jī)葉片被渦輪發(fā)動機(jī)機(jī)匣圍繞；以及微波探頭，微波探頭安裝在渦輪發(fā)動機(jī)機(jī)匣的機(jī)匣壁中。
【IPC分類】H01Q19/02, G01H17/00, G01M13/00
【公開號】CN205092317
【申請?zhí)枴緾N201520544247
【發(fā)明人】徐杰, 聶泳忠
【申請人】廈門乃爾電子有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年7月24日