的軸向力，且通過(guò)光纖將光信號(hào)傳遞引出中心拉桿，并通過(guò)對(duì)光纖 光柵應(yīng)變傳感器的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理得到中心拉桿的軸向預(yù)緊力，無(wú)需在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中額 外設(shè)置彈性體，且經(jīng)光信號(hào)傳遞及檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子試車(chē)過(guò)程中的在線(xiàn)檢測(cè)。
[0038] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0040] 圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)緊力測(cè)量方法的流程示意圖；
[0041] 圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)緊力測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例光纖光柵應(yīng)變傳感器的安裝示意圖；
[0043] 圖4是圖3的測(cè)試側(cè)視示意圖；
[0044] 圖5是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例光纖光柵傳感器的原理示意圖；
[0045] 圖6是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例工裝預(yù)緊載荷與中心拉桿拉伸應(yīng)變值擬合曲線(xiàn)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0047] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)緊力測(cè)量方法，參照?qǐng)D1，該測(cè)量方 法包括：
[0048] 步驟S10,選取測(cè)量截面，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的中心拉桿上選取與其余零件不會(huì)干涉的 橫截面作為測(cè)量截面。
[0049] 作為一種優(yōu)選的方式，選取中心拉桿上相對(duì)均勻?qū)ΨQ(chēng)的部分的某一橫截面作為測(cè) 量截面，且該截面布置測(cè)點(diǎn)不會(huì)跟其余零件干涉。
[0050] 步驟S20,安裝光纖光柵應(yīng)變傳感器，在測(cè)量截面的圓周外沿上設(shè)置光纖光柵應(yīng)變 傳感器。
[0051] 作為一種較佳的實(shí)施方式，在測(cè)量截面的圓周360度范圍內(nèi)，參照?qǐng)D3,選取0度、 90度、180度、270度母線(xiàn)位置設(shè)置四處測(cè)量點(diǎn)，每處測(cè)量點(diǎn)分別設(shè)置光纖光柵應(yīng)變傳感器 并編號(hào)Tl、T2、T3、T4。本實(shí)施例中，各測(cè)量點(diǎn)處光纖光柵應(yīng)變傳感器的沿軸向和周向各安 裝一個(gè)光纖光柵并分別編號(hào)，參照?qǐng)D4,比如T1-1和T1-2代表0度母線(xiàn)沿軸向和周向的光 纖光柵，T2-1，T2-2代表90度母線(xiàn)沿軸向和周向的光纖光柵，T3-1，T3-2,T4-1，T4-2依此 類(lèi)推。本實(shí)施例通過(guò)設(shè)置四組光纖光柵應(yīng)變傳感器，且每組光纖光柵傳感器包括沿軸向和 沿軸向的光纖光柵，可以避免檢測(cè)轉(zhuǎn)子預(yù)緊力時(shí)載荷的偏心對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成的影響，提高 了檢測(cè)精度。
[0052] 步驟S30,發(fā)射光信號(hào)給光纖光柵應(yīng)變傳感器并接收經(jīng)光纖光柵應(yīng)變傳感器反射 的光束，其中，反射的光束感應(yīng)中心拉桿的軸向力以產(chǎn)生中心波長(zhǎng)偏移。
[0053] 本實(shí)施例中，光纖光柵利用紫外曝光技術(shù)在光纖芯內(nèi)形成的折射率的周期性分布 結(jié)構(gòu)，如圖5所示。當(dāng)一束入射寬帶光入射到光纖光柵時(shí)，折射率的周期性結(jié)構(gòu)使得某個(gè)特 定波長(zhǎng)的窄帶光被反射，反射光波長(zhǎng)滿(mǎn)足Brag散射條件，BP
[0054] λΒ= 2neffA (1)
[0055] 公式（1)中，^為反射光的中心波長(zhǎng)，η#和Λ分別為光纖光柵的有效折射率和 光柵周期。
[0056] 光纖光柵在軸向力變化時(shí)，引起其光柵周期以及纖芯折射率的變化，進(jìn)而使光纖 光柵反射光的中心波長(zhǎng)發(fā)生偏移，通過(guò)檢測(cè)波長(zhǎng)的偏移情況，即可以獲得待測(cè)應(yīng)力的變化 情況。波長(zhǎng)的偏移量與光纖光柵沿軸向
應(yīng)變的關(guān)系為：
[0058] 公式⑵中，λΒ為反射光的中心波長(zhǎng)，ΔλΑ布拉格波長(zhǎng)偏移量，Ρ^為光纖的彈 光系數(shù)，Αε為光纖光柵沿軸向的應(yīng)變大小。
[0059] 步驟S40,根據(jù)接收的光纖光柵應(yīng)變傳感器反射的光束的中心波長(zhǎng)偏移得到光纖 光柵應(yīng)變傳感器的應(yīng)變值，進(jìn)而得到中心拉桿的軸向預(yù)緊力。
[0060] 作為一種較佳的實(shí)施方式，本實(shí)施例四組光纖光柵應(yīng)變傳感器中的各光柵光分布 式波長(zhǎng)應(yīng)用共用同一根光纖傳遞光信號(hào)，參照?qǐng)D2,光纖引出至中心拉桿10的端部并經(jīng)第 一自準(zhǔn)儀20將光束轉(zhuǎn)換為平行光沿中心拉桿10的軸線(xiàn)出射；
[0061 ] 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣上安裝第二自準(zhǔn)儀30，第二自準(zhǔn)儀30與第一自準(zhǔn)儀20耦合，用于將激 光源光束經(jīng)第一自準(zhǔn)儀20輸出至光纖光柵應(yīng)變傳感器和接收光纖光柵應(yīng)變傳感器的反射 光束并傳遞至信號(hào)解調(diào)儀40。
[0062] 本實(shí)施例通過(guò)第一自準(zhǔn)儀20和第二自準(zhǔn)儀30的耦合，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)從旋轉(zhuǎn)部件到 固定部件間的傳輸。兩個(gè)自準(zhǔn)儀通過(guò)調(diào)節(jié)兩排成正交分布的小螺釘實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)耦合透鏡的的 前后、左右和上下位置以及仰俯角度，將輸出光束轉(zhuǎn)換為平行光束。兩個(gè)自準(zhǔn)儀之間有1~ 3_左右的空氣光路，光強(qiáng)損失小，接入損耗要求不高，不需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的光滑環(huán)的耦合，節(jié) 約了成本，提高了工作效率。
[0063] 作為一種較佳的實(shí)施方式，本實(shí)施例根據(jù)接收的光纖光柵應(yīng)變傳感器反射光束的 中心波長(zhǎng)偏移得到光纖光柵應(yīng)變傳感器的應(yīng)變值，進(jìn)而得到中心拉桿的軸向預(yù)緊力的步驟 包括：
[0064] (1)、逐級(jí)加載中心拉桿上的預(yù)緊載荷并測(cè)量測(cè)量點(diǎn)處光纖光柵應(yīng)變傳感器輸出 的應(yīng)變值；
[0065] 經(jīng)加載工裝60及鎖緊螺母50的配合，壓緊中心拉桿10上各級(jí)盤(pán)、離心葉輪、鼓筒 軸等零件。逐級(jí)加載預(yù)緊并同時(shí)記錄各測(cè)量點(diǎn)應(yīng)變值的大小和工裝載荷，采用（3)的計(jì)算 值作為衡量中心拉桿預(yù)緊力大小的指標(biāo)。
[0067] 公式⑶中，μ為中心拉桿材料的泊松比，T為光纖光柵應(yīng)變傳感器的應(yīng)變值，其 中，Τ1-1和Τ1-2代表0度母線(xiàn)沿軸向和周向的光纖光柵，Τ2-1和Τ2-2代表90度母線(xiàn)沿 軸向和周向的光纖光柵，Τ3-1和Τ3-2代表180度母線(xiàn)沿軸向和周向的光纖光柵，Τ4-1和 Τ4-2代表270度母線(xiàn)沿軸向和周向的光纖光柵，ε]乍為中心拉桿的應(yīng)變值指標(biāo)。
[0068] (2)、根據(jù)工裝的預(yù)緊載荷與測(cè)量得到的應(yīng)變值的關(guān)系擬合得到中心拉桿的載 荷-應(yīng)變曲線(xiàn)斜率；
[0069] 擰緊鎖緊螺母50,然后將工裝卸載并記錄應(yīng)變值填入表1。并且繪制工裝預(yù)緊載 荷與中心拉桿拉伸的應(yīng)變值指標(biāo)的曲線(xiàn)，如圖6，標(biāo)定出中心拉桿的載荷-應(yīng)變曲線(xiàn)斜率。 標(biāo)定過(guò)程可重復(fù)2~3次，以減少隨機(jī)誤差。表1如下：
[0070] 表1裝配預(yù)緊力測(cè)量表
[0071]
[0072] 本實(shí)施例擬合得到曲線(xiàn)斜率K= 542. 77με/kN。
[0073] (3)、在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的裝配工裝卸載后以及試車(chē)過(guò)程中測(cè)量光纖光柵應(yīng)變傳感器 的應(yīng)變值，并根據(jù)載荷-應(yīng)變曲線(xiàn)斜率換算得到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的中心拉桿的實(shí)際軸向預(yù)緊 力。
[0074] 本實(shí)施例發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在試驗(yàn)臺(tái)試車(chē)過(guò)程中，依舊使用上述測(cè)量裝置，將測(cè)得的應(yīng) 變值ετ通過(guò)載荷預(yù)緊力曲線(xiàn)斜率K轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)子預(yù)緊力。
[0075] 優(yōu)選地，對(duì)于多段預(yù)緊的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，在中心拉桿上相應(yīng)設(shè)置多個(gè)測(cè)量截面及與 測(cè)量截面匹配的光纖光柵應(yīng)變傳感器。
[0076] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)緊力測(cè)量系統(tǒng)，參照?qǐng)D2,該測(cè)量 系統(tǒng)包括：
[0077] 光纖光柵應(yīng)變傳感器，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的中心拉桿10上，用于感應(yīng)中心拉桿10 的軸向力；
[0078] 第一自準(zhǔn)儀20,與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子