航空发动机测温系统的设计与实现

作     者：李江航 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：裴东兴;张晋业

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：航空发动机 测温 热电偶 多通道 

摘      要：航空发动机热端部件表面温度的测量对航空发动机的升级研发、状态监测以及故障诊断等至关重要。传统的航空发动机温度监测方法不能直观、快速、精准地测量出发动机的温度分布,且无法及时发现发动机运行中出现的异常,不能满足当前的测试需求。为此,本文以航空发动机热端部件表面温度测试技术需求为研究背景,并结合测温系统的需求,按照模块化思想提出并设计了一套基于光纤传输的航空发动机多通道同步温度监测系统,为航空发动机测温提供了一种新的方法。本文针对目前航空发动机热端部件表面测温技术的发展现状及应用需求,首先对热电偶测温系统技术做了详细研究,并对系统设计中的关键问题进行了分析,基于以上理论提出了测温系统的总体设计方案,并进而确定了系统设计的功能要求和性能指标。针对不同的测温范围,选取了K型和S型热电偶作为敏感元件;设计了以AD8494以核心的冷端补偿电路;为了提高测温系统对复杂电磁环境的抗干扰能力,采用了仪表放大器进行放大并设计了滤波电路,包括RFI射频滤波和二阶低通滤波,来滤除长线带来的射频干扰以及传输过程中的串扰;根据系统测试要求选择合适的模拟通道开关和A/D转换器;为提高系统的可靠性和稳定性,系统采用了光纤传输的方式,并采用高精度的线性电源为各个模块进行供电。系统调试完成后进行了模拟实验,对测温系统功能进行了验证,包括对系统时序、系统采样率、采集精度以及光电转换模块的时延进行了详细的分析和验证,总体上满足了系统的功能指标。本文所设计的航空发动机测温系统具有测点数量多、响应速度快、功耗低和抗干扰能力强等特点,满足了航空发动机的测温要求,可为航空发动机的研发和改进提供一定的数据支持。