【摘 要】
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转子叶片动应力参数测量是旋转机械状态监测与旋转叶片设计升级的关键。传统的滑环测量法寿命短、精确度不高,同时测量通道数量有限,而遥测技术利用无线电能传输技术与无线数据传输技术可实现多通道、高精度、长寿命的测量,成为了获取转子叶片动应力参数的重要测试手段。转子叶片工作时高速旋转并伴随剧烈的轴向窜动,这为遥测系统的供电、数据传输和应力信号的准确测量带来了极大困难。因此,本文聚焦无线电能传输、无线数据传输
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转子叶片动应力参数测量是旋转机械状态监测与旋转叶片设计升级的关键。传统的滑环测量法寿命短、精确度不高,同时测量通道数量有限,而遥测技术利用无线电能传输技术与无线数据传输技术可实现多通道、高精度、长寿命的测量,成为了获取转子叶片动应力参数的重要测试手段。转子叶片工作时高速旋转并伴随剧烈的轴向窜动,这为遥测系统的供电、数据传输和应力信号的准确测量带来了极大困难。因此,本文聚焦无线电能传输、无线数据传输以及信号驱动调理等关键技术,对转子叶片动应力测试的无线遥测技术进行了深入研究,主要工作如下:(1)提出了一种稳定高效的无线电能传输方法,构建了无线电能传输电路的数学模型,分析了转轴轴向窜动条件下电路工作频率与电能传输效率的作用规律,提出了一种基于零点电压检测的谐振频率跟踪方法,解决了转轴轴向窜动导致电能传输效率下降的问题,当原、副边线圈间隙在0.5~5mm范围内变化时,实现了效率优于80%的电能传输。(2)设计了基于Wi-Fi技术的多通道、高带宽无线数据传输方案,构建了多普勒效应作用下的信噪比模型,分析了多普勒效应对Wi-Fi传输的影响规律,确定了遥测接收机“近轴线、远轴端”的布局原则,减小了遥测发射机旋转引起的多普勒频移,在发射机转速为0~3000rpm时,实现了15Mbps的稳定数据传输。(3)设计了一种单反馈结构的多通道电流源应变测量方案,构建了电流源驱动模型,利用单路反馈结构实现了8路电流源驱动,有效减小了应变测量电路的体积与功耗;设计了高精度的应变信号调理采集电路,建立了应变信号测量误差模型,设计了一种基于阶跃响应的应变测量通道自校准方案,有效降低了测量增益误差与偏置误差。(4)设计了旋转实验台并搭建了转子叶片动应力遥测样机,开展了0~3000rpm转速条件下的遥测样机性能实验,实验结果表明遥测样机能够准确测量转子叶片的动应力,满量程下系统信噪比优于65.7dB。
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