專利名稱：由檢測(cè)接地射頻屏蔽件的信號(hào)來檢測(cè)氣輪機(jī)點(diǎn)火器的火花的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣輪機(jī)，以及其中的點(diǎn)火器。
背景技術(shù)：
本背景技術(shù)將說明為什么在氣輪機(jī)中使用的點(diǎn)火器的使用壽命中缺乏絕對(duì)可靠性會(huì)相當(dāng)大地影響使用該發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器的所有者的成本。
圖1高度示意性地示出了包含燃燒器6的氣輪機(jī)3。燃料9噴射到燃燒器中。以與汽車中的火花塞大致類似的方式起作用的點(diǎn)火器12產(chǎn)生火花，或者等離子放電(沒有顯示)，其開始點(diǎn)火噴射燃料。
在初始點(diǎn)火以后，點(diǎn)火器12可以重復(fù)地發(fā)火花，主要是作為安全措施。也就是，在現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)中，在常態(tài)環(huán)境下，在燃燒器6中特別不可能出現(xiàn)熄火。然而，諸如突然的側(cè)風(fēng)之類的意外情況會(huì)影響燃燒器內(nèi)的環(huán)境，導(dǎo)致熄火。
此外，某些飛行條件使得不可能的熄火情況的可能性稍微大一些。這樣，例如，當(dāng)飛行器進(jìn)入暴風(fēng)驟雨或者可能干擾燃燒器6中的穩(wěn)態(tài)條件的其它情況時(shí)，可以啟動(dòng)點(diǎn)火器12。
像所有的機(jī)械部件一樣，點(diǎn)火器12具有使用壽命，其最終會(huì)屆滿，此時(shí)，必須更換點(diǎn)火器。然而，該屆滿和更換會(huì)產(chǎn)生飛行器昂貴的情況。
主要原因在于，點(diǎn)火器接近其使用壽命的末端不會(huì)被容易檢測(cè)的事件標(biāo)記。也就是，在某一點(diǎn)處，點(diǎn)火器完全停止產(chǎn)生等離子體或者火花。然而，在該點(diǎn)以前，點(diǎn)火器可以零星地產(chǎn)生火花。
如上所述，通常不要求發(fā)火花來維持燃燒器火焰。因此，只有出現(xiàn)真的熄火，且零星發(fā)火花不能有效地引起重新點(diǎn)火的情況下才會(huì)注意零星發(fā)火花。由于這樣的事件組合看起來不可能，所以不容易注意零星發(fā)火花。臨近點(diǎn)火器的使用壽命的屆滿同樣不被注意。
另一個(gè)原因在于，雖然所有的點(diǎn)火器可以構(gòu)造為盡可能地同樣，然而，這些點(diǎn)火器不都擁有相同的使用壽命。所有的點(diǎn)火器也不會(huì)在它們的使用壽命期間經(jīng)歷相同的事件。這樣，不知道確切地何時(shí)給定的點(diǎn)火器會(huì)屆滿。
這樣，不知道確切地何時(shí)必須更換點(diǎn)火器的時(shí)間點(diǎn)。解決該問題的一種方法是通過在點(diǎn)火器仍然起作用時(shí)更換點(diǎn)火器來進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)。雖然新的點(diǎn)火器和安裝它所要求的人力的成本不是很大，但是早更換確實(shí)會(huì)影響可能相當(dāng)大的另一種成本。
更換點(diǎn)火器的飛行器表示了以每小時(shí)數(shù)千美元計(jì)量的收入源。如果在更換點(diǎn)火器期間飛行器不能工作例如2小時(shí)，那么在這段時(shí)間期間的收入損失是相當(dāng)大的。
因此，在氣輪飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)中的點(diǎn)火器的不確定的使用壽命會(huì)影響收入的重大損失。

發(fā)明內(nèi)容
氣輪機(jī)中的點(diǎn)火器的正常工作引起點(diǎn)火器內(nèi)的絕緣體的腐蝕。在本發(fā)明的一種形式中，輔助地電極植入該絕緣體內(nèi)，腐蝕最終使該輔助電極暴露。點(diǎn)火器設(shè)計(jì)為使得該暴露出現(xiàn)在應(yīng)該更換點(diǎn)火器的時(shí)刻。
暴露的輔助地電極可以通過這樣的事實(shí)來檢測(cè)，即，當(dāng)火花出現(xiàn)時(shí)，小的電流通過輔助地電極。當(dāng)檢測(cè)到該電流時(shí)，其存在表示暴露。替代地，暴露的輔助地電極可以通過人為觀察員來視覺檢測(cè)，可能通過使用管道鏡。


圖1是氣輪機(jī)的簡(jiǎn)化的示意圖。
圖2示出了圖1中顯示的點(diǎn)火器12。
圖3和4是圖2中的端部E的放大視圖。
圖5和6示出了發(fā)明人觀察到的端部E的幾何形狀的變化。
圖7示出了本發(fā)明的一種形式。
圖8和9是類似圖7中的插圖84的視圖。
圖10是圖7的部分的透視圖。
圖11是本發(fā)明的一種形式的透視、剖視圖。
圖12是圖11的設(shè)備的截面圖。
圖13是圖11的設(shè)備的透視圖。
圖14示出了本發(fā)明的一種形式。
圖15示出了在本發(fā)明的一種形式中出現(xiàn)的事件的順序。
圖16示出了兩個(gè)距離D9和D10，兩個(gè)電場(chǎng)在這兩個(gè)距離上產(chǎn)生。
圖17示出了構(gòu)造圖15中的輔助電極72的一種模式。
圖18示出了使用本發(fā)明的一種形式的飛行器。
圖19示出了點(diǎn)火器308，其支承環(huán)形線圈310。
圖19A示出了本發(fā)明的一種形式，其中，支架311支撐點(diǎn)火器，且還包含線圈310。
圖20示出了點(diǎn)火器-電纜組件，高滲透環(huán)326圍繞該組件定位，線圈320圍繞該高滲透環(huán)纏繞。
圖21是點(diǎn)火器系統(tǒng)的一個(gè)示意性視圖。
圖22是由發(fā)明人開發(fā)的圖21的設(shè)備的示意性的可能的工作模式。
圖23示出了現(xiàn)有技術(shù)的RLC電路。
圖24示出了由正弦波激勵(lì)的RLC電路。
圖25-28是圖24的電路的仿真輸出的圖。
圖29示出了由脈沖序列脈沖作用的RLC電路。
圖30-34是圖29的電路的仿真輸出的圖。
圖35示出了定時(shí)參數(shù)。
圖36示出了本發(fā)明的兩種形式。
具體實(shí)施例方式
圖2示出了在現(xiàn)有技術(shù)中使用的點(diǎn)火器12。電連接器(沒有顯示)擰到螺紋21上，且包含與電極27的端部24匹配的電觸點(diǎn)(沒有顯示)。絕緣體30使電極27與點(diǎn)火器12的殼33絕緣。
在圖3和4中顯示了點(diǎn)火器12的端部E。將給出等離子體發(fā)生中包含的物理學(xué)的很簡(jiǎn)單的說明。
在工作中，高電壓施加到電極27，從而在圖3的點(diǎn)P1和P2之間產(chǎn)生電壓差或者電勢(shì)差V。在該區(qū)域中的電場(chǎng)等于電勢(shì)差V除以點(diǎn)P1和P2之間的距離D。例如，如果電壓為20000伏，距離D為10毫米，或者0.01米，那么電場(chǎng)等于20000/0.01，或者每米2百萬伏。
電場(chǎng)設(shè)計(jì)為超過位于點(diǎn)P1和P2之間的材料或者介質(zhì)的介電擊穿強(qiáng)度。該材料為空氣加上燃料的混合物。然而，該場(chǎng)不超過絕緣體30的擊穿強(qiáng)度，且該強(qiáng)度超過空氣-燃料混合物的強(qiáng)度。
當(dāng)發(fā)生擊穿時(shí)，電場(chǎng)從介質(zhì)中的原子除去電子，產(chǎn)生帶正電荷的離子和自由電子。電場(chǎng)在平行于電場(chǎng)的方向上驅(qū)動(dòng)自由電子。然而，在該運(yùn)動(dòng)期間，那些臨時(shí)自由電子與其它離子碰撞。此外，離子和電子的熱運(yùn)動(dòng)也使它們一起碰撞。
在碰撞中，電子被離子捕獲，且下降到較低能量的狀態(tài)，以稱為等離子體的電弧的形式釋放熱和光，其在圖4中表示為閃電40。只要存在電場(chǎng)，該過程就持續(xù)。
發(fā)明人已經(jīng)觀察到剛剛描述的工作的一種結(jié)果。如圖5中所示，絕緣體30從虛線形狀50腐蝕到彎曲的形狀53。此外，電極27從虛線形狀56腐蝕到實(shí)線形狀59。角部33A也腐蝕。
發(fā)明人相信，以下因素中的一個(gè)或者多個(gè)是腐蝕的原因。一個(gè)因素是等離子體的腐蝕性特性自由電子很有活性，設(shè)法結(jié)合任何存在的附近的原子或者離子。此外，從空氣中存在的氧氣產(chǎn)生自由電子，產(chǎn)生了也高度活性的離子化的氧。
第三個(gè)因素在于，等離子體產(chǎn)生高溫環(huán)境。通過定義，高溫表示攪動(dòng)的原子和分子具有高速。當(dāng)高速原子和分子與目標(biāo)碰撞時(shí)，它們更容易與固定的目標(biāo)反應(yīng)。
可能的第四個(gè)因素在于這樣的事實(shí)，即，等離子體產(chǎn)生處于紫外線UV，以及可能進(jìn)入光譜的X射線區(qū)域中的高頻光子。UV和X輻射會(huì)損壞許多類型的材料是熟知的。
與腐蝕的準(zhǔn)確原因無關(guān)，在圖5中顯示的腐蝕最終使得點(diǎn)火器最終停止作用。主要原因在圖6中顯示。以前，在腐蝕以前，電壓施加在圖6中的點(diǎn)P1和P2之間。然而，腐蝕以后，點(diǎn)P2有效地移動(dòng)到點(diǎn)P3。距離D現(xiàn)在變成較長(zhǎng)的距離D2。引起離子化，從而產(chǎn)生等離子體的電場(chǎng)現(xiàn)在較弱。
繼續(xù)上述給定的例子，如果距離D2為20毫米，那么電場(chǎng)變成20000/0.020，或者每米1百萬伏，為其原來值的一半。最終，距離D2變得如此大，使得電場(chǎng)不能可靠地超過空氣-燃料混合物的介電擊穿強(qiáng)度，且離子化停止產(chǎn)生。
圖7示出了本發(fā)明的一種形式。輔助電極72植入絕緣體75中。在區(qū)域81中，頂端78由絕緣體材料覆蓋，如由插圖84表示。輔助電極72可以連接到殼33，如在區(qū)域90處。
最初，電流進(jìn)入電極27，如由箭頭84所示，通過等離子體85轉(zhuǎn)移到殼33，且通過多個(gè)通道，諸如通過其安裝螺紋，如由箭頭86所示，離開殼33進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。
當(dāng)發(fā)生腐蝕時(shí)，絕緣體75偏離由圖8中的虛線92表示的其最初形狀。輔助電極72的頂端78現(xiàn)在暴露?，F(xiàn)在，當(dāng)高電壓施加到點(diǎn)火器時(shí)，存在等離子體跟隨的兩個(gè)通道。一個(gè)為圖9中的通常的通道P5。另一個(gè)通道由圖9中的P6表示，且從中心電極27通到現(xiàn)在暴露的輔助電極72。
重申一下，存在對(duì)中心電極27的兩個(gè)電流返回通道。通道P5以通常的方式通到殼33。通道P6通到現(xiàn)在暴露的輔助電極72。最終，進(jìn)一步的腐蝕會(huì)加長(zhǎng)通道P5，且使得沿著該通道的等離子體形成終止。也就是，在圖9中的通道P5初始可以由圖6中的距離D表示。在足夠的腐蝕以后，圖9中的通道P5將由圖6中的距離D2來表示，且如上所述，當(dāng)距離D2變得足夠大時(shí)，將沒有等離子體沿著通道P5產(chǎn)生。
然而，輔助等離子體通道P6此時(shí)在圖9中仍然存在。等離子體仍然可以產(chǎn)生，且增加了點(diǎn)火器的使用壽命。
前述討論提出了圖7中的采用桿形的輔助電極72。圖10示出了在透視圖中這樣的由絕緣體75圍繞的桿。
在替代的實(shí)施例中，使用圓柱體。圖11是一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。中心電極27由絕緣體100圍繞，絕緣體100本身由傳導(dǎo)管或者圓柱體103圍繞，傳導(dǎo)管或者圓柱體103然后由另一層絕緣體105圍繞。圖12在截面視圖中以類似的標(biāo)記示出了系統(tǒng)。
圖13示出了在制造以后或者剛安裝以后處于其最初形狀的絕緣體100。中心電極27的頂端110暴露，且由絕緣體100的圓錐表面113圍繞。圓柱形輔助電極103植入絕緣體100內(nèi)，且沒有頂端或者邊緣暴露，如由圖12中距離D8表示。
前述討論表明，輔助電極72可以在圖7中的區(qū)域90處連接。在另一個(gè)實(shí)施例中，圖14的輔助電極72也連接到地，但是通過檢測(cè)器150。檢測(cè)器150尋找輔助電極72中的電流。電流檢測(cè)器是熟知的。
如果沒有檢測(cè)到電流，那么可以推斷輔助電極72仍然植入在絕緣體75內(nèi)，如圖7所示，且與中心電極27電隔離。
相反，如果檢測(cè)到電流，那么可以推斷輔助電極通過腐蝕而暴露，如圖9所示。檢測(cè)的電流是由于等離子體跟隨通道P6。當(dāng)檢測(cè)到電流時(shí)，檢測(cè)器150發(fā)出信號(hào)，設(shè)置標(biāo)記，或者另外表示腐蝕已經(jīng)暴露輔助電極的推斷。技術(shù)人員在此時(shí)，或者此后規(guī)定的時(shí)間更換點(diǎn)火器。
檢測(cè)的替代模式是去除點(diǎn)火器，以及視覺檢查相應(yīng)于圖2中的端部E的端部。如果看見絕緣體100的平滑表面，如圖13可見，那么推斷點(diǎn)火器仍然起作用。然而，如果看見輔助電極72，如圖8可見，那么推斷需要更換。
在另一個(gè)實(shí)施例中，輔助電極設(shè)計(jì)為暴露，然后快速腐蝕。從左到右觀察，圖15首先示出了新安裝的點(diǎn)火器160。在使用一段時(shí)間以后，點(diǎn)火器165暴露其輔助電極72?，F(xiàn)在，等離子體P6延伸到輔助電極72。
然而，如上所述，輔助電極72設(shè)計(jì)為快速腐蝕。例如，如插圖170所示，輔助電極72構(gòu)成有尖端。等離子體6使得尖端快速腐蝕，如由框170中的小顆粒所示。該操作引起兩個(gè)事件的特殊順序。
一個(gè)在于，當(dāng)輔助電極首先暴露時(shí)，電流通過輔助電極。電流如由圖14中的檢測(cè)器150檢測(cè)。接下來，在輔助電極破碎或者腐蝕以后，沒有電流通過輔助電極。
該順序的一個(gè)原因在圖16中顯示。最初，電壓V跨越距離D9，產(chǎn)生等于V/D9的電場(chǎng)。在破碎或者腐蝕以后，相同的電壓V跨越距離D10。電場(chǎng)等于V/D10，較小的值。后者的電場(chǎng)不足以產(chǎn)生等離子體，而前者的電場(chǎng)可以。
在一個(gè)實(shí)施例中，剛描述的兩個(gè)事件的發(fā)生在點(diǎn)火器的使用壽命終止以前發(fā)生。這樣，該終止由通過輔助電極72出現(xiàn)電流，然后電流終止來發(fā)信號(hào)。電流的開始表示接近使用壽命的終止，但是還有時(shí)間來操作發(fā)動(dòng)機(jī)。隨后的電流終止表示剩余較少的時(shí)間，且更換點(diǎn)火器變得更加重要。
圖17示出了輔助電極72的一個(gè)實(shí)施例。設(shè)置頸部，或者凹槽190，其有利于破損，在圖15的插圖170中示意性地顯示。凹槽190是有意地嵌入輔助電極72的機(jī)械脆弱的區(qū)域。在圖8中所示的腐蝕以前，該脆弱不重要，因?yàn)橛山^緣體75提供電極的機(jī)械支撐。
上述討論表明，高電壓施加到電極27。施加到電極27的低電壓可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生等離子體的相同功能也是可能的。
圖18示出了另一個(gè)實(shí)施例。飛行器300由位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙305內(nèi)的氣輪機(jī)(沒有顯示)提供動(dòng)力。每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)包含一個(gè)或者多個(gè)如上所述的點(diǎn)火器。點(diǎn)火器可以包含輔助電極，如上所述，或者可以是現(xiàn)有技術(shù)的類型。
圖19示出了點(diǎn)火器308。本發(fā)明增加傳感器，諸如感測(cè)線圈310。該線圈310與點(diǎn)火器同軸，如所示的。該特殊的同軸布置在實(shí)驗(yàn)中使用，以確定當(dāng)點(diǎn)火器308產(chǎn)生火花時(shí)，是否線圈可以檢測(cè)信號(hào)。
不是必須要求同軸布置。在本發(fā)明的一種形式中，線圈320可以設(shè)置為如在圖20中的兩個(gè)最右邊的圖像中顯示。由電流I在電力電纜315中產(chǎn)生的磁場(chǎng)線B與產(chǎn)生磁場(chǎng)線B的電流同中心。由于電流流過整個(gè)電纜315，且通過點(diǎn)火器308，所以磁場(chǎng)線B沿著電纜315和點(diǎn)火器308延伸。
根據(jù)法拉第定律，當(dāng)線圈320垂直于磁場(chǎng)線B時(shí)，如在中間的圖中所示，獲得了最佳耦合。
在本發(fā)明的另一種形式中，可能由變壓器鐵構(gòu)成的高滲透環(huán)326圍繞點(diǎn)火器或者電纜315設(shè)置，且線圈320圍繞環(huán)326纏繞。當(dāng)存在磁場(chǎng)線B時(shí)，環(huán)326捕獲磁場(chǎng)線B，且將它們輸送到線圈320。在這樣的布置下，通過環(huán)326的磁場(chǎng)線B也通過線圈320。
術(shù)語高滲透性的一種定義為高滲透材料的相對(duì)滲透性超過1000。作為參考點(diǎn)，很多鋼的相對(duì)滲透性在4000的范圍中。材料存在具有接近1百萬的相對(duì)滲透性。
在本發(fā)明的還有一個(gè)形式中，使用現(xiàn)有技術(shù)的鉗位電流檢測(cè)器(沒有顯示)。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使缺少圖20中顯示的垂直特性，圖19中的線圈310也產(chǎn)生響應(yīng)于點(diǎn)火器308內(nèi)的電流脈沖的可檢測(cè)的信號(hào)。本發(fā)明人提供了關(guān)于該信號(hào)及其檢測(cè)的以下觀測(cè)。
圖21是點(diǎn)火器電路的電示意圖?？?30表示激勵(lì)器，其包含在傳導(dǎo)殼體(沒有顯示)內(nèi)。激勵(lì)器330產(chǎn)生高電壓脈沖序列，以在點(diǎn)火器340中產(chǎn)生火花。
電力電纜335將高電壓的電流脈沖輸送到點(diǎn)火器340。一種類型的高電壓脈沖在20000伏的范圍內(nèi)。一種類型的脈沖頻率位于10Hz的范圍內(nèi)，也就是每秒10個(gè)脈沖。一種類型的脈沖具有10毫秒的持續(xù)時(shí)間。在該例子中，占空比因此為百分之十(0.10/0.100)。
曲線331示出了剛才描述的脈沖。在該例子中，持續(xù)時(shí)間D為10毫秒。在該例子中，周期T為100毫秒，相應(yīng)于頻率1/T，或者每秒10個(gè)脈沖。
在圖21中，屏蔽件345圍繞電力電纜335。屏蔽件345可以采用固體導(dǎo)管、織造的傳導(dǎo)套管、兩者的組合的形式，或者其它類型的屏蔽件。該屏蔽件345連接到點(diǎn)火器340的外殼350，且外殼350連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的框架或者殼體352，發(fā)動(dòng)機(jī)的框架或者殼體352被認(rèn)為是DC地。
屏蔽件345提供電磁干擾抑制，且也防止人員接觸高電壓電纜335。即使電纜335本身由厚的絕緣覆蓋物圍繞，屏蔽件345也提供重復(fù)的安全措施。
在所示的布置下，激勵(lì)器330的殼體(沒有顯示)、屏蔽件345和點(diǎn)火器340的外殼350都連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的框架352，且被認(rèn)為是保持在DC地。
圖21中所示的設(shè)備的一種經(jīng)典類型的分析表明，下面的機(jī)制能夠說明發(fā)火花操作。在曲線331中的持續(xù)時(shí)間D的每個(gè)高電壓脈沖期間，由高電壓電纜335提供的電流到達(dá)火花間隙355，跳過間隙355，經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)的框架沿著通道360返回到激勵(lì)器330。在此機(jī)制下，集合論點(diǎn)表示，在圖19中顯示的類型的線圈310對(duì)于檢測(cè)電流脈沖無效。
基本的論點(diǎn)在于，理論上，線圈310應(yīng)該檢測(cè)不到電流，因?yàn)槔碚撋蠜]有磁場(chǎng)線B穿透線圈310的截面區(qū)域。法拉第定律表明，需要這樣的穿透。
考慮另外的論點(diǎn)，應(yīng)該區(qū)分兩種情況DC的情況和AC的情況。在DC的情況下，如果DC電流由圖21中的高電壓電纜335攜帶，那么在圖20中顯示的類型的靜磁場(chǎng)線B會(huì)存在。如果線圈圍繞點(diǎn)火器設(shè)置，如圖19所示，且如果點(diǎn)火器的外殼350由高滲透材料構(gòu)成，諸如一種類型的鋼，那么外殼會(huì)俘獲一些或者所有B磁場(chǎng)，且可能抑制靜態(tài)B磁場(chǎng)的檢測(cè)。可以說，包括點(diǎn)火器的外殼350和屏蔽件345的屏蔽用作法拉第罩，其包含靜態(tài)DC磁場(chǎng)。這樣，可能存在一種論點(diǎn)表明，在圖19中的線圈310不會(huì)檢測(cè)到電流脈沖。
該論點(diǎn)也可以應(yīng)用到緩慢變化的電流上。也就是，法拉第罩也阻斷緩慢變化的磁場(chǎng)是可能的。
在AC情況下，電磁輻射可能從圖21中的電纜335和點(diǎn)火器350發(fā)出，特別是因?yàn)殡娏髅}沖包含高頻分量。通常，高頻分量更容易至少?gòu)拈L(zhǎng)度等于波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)的短天線輻射。與滲透性相反，屏蔽件345和外殼350的傳導(dǎo)性能阻斷由電流脈沖產(chǎn)生的輻射。在一種機(jī)制中，阻斷通過反射發(fā)生輻射的電磁場(chǎng)在屏蔽件345和外殼350中感應(yīng)電流，其向內(nèi)朝著電纜335輻射它們自己的電磁場(chǎng)。輻射的場(chǎng)有效地將入射輻射反射回電纜335。
此外，如上所述，屏蔽件345和點(diǎn)火器外殼350連接到地。理論上，那些接地的元件分流所有的AC信號(hào)到地，這樣防止它們輻射電磁能。
這樣，至少存在前述論點(diǎn)，其表示，圖19的線圈不能有效地檢測(cè)圖21中的電纜335中的電流脈沖。
本發(fā)明人已經(jīng)觀察到，或者假定，所有的返回電流可能不跟隨圖21中的通道360。返回電流涉及在跳過火花間隙355以后返回激勵(lì)器330的電流。本發(fā)明人推測(cè)某些返回電流可能沿著包括圖21中的屏蔽件345和外殼350的屏蔽系統(tǒng)傳播。圖22是該推測(cè)的一個(gè)表現(xiàn)。
電阻R1表示從火花間隙355通過發(fā)動(dòng)機(jī)框架到激勵(lì)器的地通道的小電阻，大致相應(yīng)于圖21中的通道360。電阻R2表示從火花間隙355到激勵(lì)器，但是通過屏蔽系統(tǒng)的通道的小電阻。屏蔽系統(tǒng)包括點(diǎn)火器的外殼350和屏蔽件345。R1和R2源于火花間隙355處或者附近，但是表示到激勵(lì)器330的不同路線。
在這樣的推測(cè)下，盡管上述給定的論點(diǎn)，但是可以檢測(cè)通過R2的返回電流。
在本文中，本發(fā)明人指出，通常，認(rèn)為檢測(cè)通過其它電阻R1的返回電流是不實(shí)際的。其中，電阻R1表示發(fā)動(dòng)機(jī)本身。用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)中的返回電流的簡(jiǎn)單、精確和可靠的方法看起來是不實(shí)際的，至少是因?yàn)?，在跨越整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)或者其大部分中，對(duì)于返回電流的通道數(shù)量是如此巨大。
然而，從電流檢測(cè)的觀點(diǎn)，由電阻R2表示的通道是局部化的離散實(shí)體，且不包含在屏蔽件中。這樣，如果返回電流脈沖在R2中傳播，那么通過檢測(cè)R2中的電流，也就是，屏蔽系統(tǒng)中的電流，可以檢測(cè)由脈沖產(chǎn)生的磁場(chǎng)或者電磁輻射。
使用圖19中的線圈310進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激勵(lì)器產(chǎn)生火花脈沖時(shí)，線圈310產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)。
應(yīng)該注意，線圈310可以檢測(cè)以下電流中的一種或者多種。與上述的論點(diǎn)相反，線圈310可以檢測(cè)圖21中的電纜335中的電流脈沖屏蔽系統(tǒng)不完全有效。替代地，圖19中的線圈310可以檢測(cè)點(diǎn)火器的外殼350中的返回電流脈沖，如上假定的?；蛘呔€圈310可以檢測(cè)剛確定的兩個(gè)電流的一些類型的和或者差。
在線圈310中檢測(cè)的信號(hào)是小的，使得需要放大。然而，線圈310的操作環(huán)境在這方面提供了挑戰(zhàn)。
在圖18的飛行器300的操作期間，圖19中的線圈310位于具有超過400F的溫度的環(huán)境中。也就是，線圈310接附或者鄰近的圖19的點(diǎn)火器308的外殼350在正常工作期間顯示了至少400F的溫度。
如果使用固態(tài)放大器來放大由線圈310產(chǎn)生的信號(hào)，這樣的高溫會(huì)造成問題。然而，通過充分的預(yù)防措施，電子的、晶體管化的放大器可以用于檢測(cè)由線圈310產(chǎn)生的信號(hào)。
在本發(fā)明的一種形式中，不使用固態(tài)放大器，至少在400度環(huán)境附近不使用。替代地，開發(fā)無源放大器，其只使用電阻性、電容性和電感性的元件，沒有有源元件，諸如晶體管或者真空管。有源元件的一個(gè)定義在于，有源元件可以放大輸入信號(hào)的功率輸出功率能夠超過輸入功率。無源元件不具有功率放大的特性。
已知諸如圖23中那樣的串聯(lián)RLC電路可以設(shè)計(jì)為在某些條件下產(chǎn)生跨過電容器C的放大的電壓。該放大在William Hayt和JackKemmerly的題為“Engineering Circuit Analysis”的文章(ISBN0-07-027410-X，McGraw-Hill，1993)中的第13章題為“FrequencyResponse”中討論。該文章通過參考在此引入。
放大的情形包括如下。一，為正弦和恒定頻率的信號(hào)源Vin，其為通常稱為正弦穩(wěn)態(tài)的情況。二，電容器C和電感器L的值選擇為使得在點(diǎn)P1和P2處的輸入阻抗為純實(shí)數(shù)，沒有虛部。這種情形稱為共振，共振頻率的值，ω0，在圖23中表示。
在這些情形下，跨過電容器的電壓Vc等于ABS(Q)×Vin，如圖23中所示，其中ABS稱為電路的品質(zhì)因素Q的絕對(duì)值，或者幅度。Q定義為如圖23所示。這樣，例如，對(duì)于為10的Q，獲得了十倍的放大。
這樣，現(xiàn)有技術(shù)表示，串聯(lián)RLC電路可以提供對(duì)正弦波輸入的電壓放大。上述內(nèi)容表示，與電壓放大相反，雙重串聯(lián)RLC電路，即，并聯(lián)RLC電路提供了電流放大。
計(jì)算機(jī)仿真示出了電壓放大。
圖24示出了使用市場(chǎng)上可以獲得的SPICE程序之一仿真的電路。存在變壓器372，以便使該電路與本發(fā)明的電路模型一致，在后面討論。表示了電阻器R、電容器C和電感器L的值。這些值在所有的仿真中保持恒定。
圖25-28示出了在圖24的電路上完成的四個(gè)仿真的結(jié)果。施加圖24中的采用2安培峰峰值的正弦曲線的形式的輸入信號(hào)Iin，其在圖中顯示。輸入信號(hào)的頻率在每個(gè)仿真中改變。
在圖25中，輸入頻率為50Hz。左軸表示輸入信號(hào)Iin。右軸表示跨過電容器的電壓Vc，其在圖25中表示。很清楚，在50Hz下，輸出Vc是大約200伏峰峰值的正弦曲線。
在圖26中，輸入頻率為750Hz。很清楚，在圖26中的750Hz下，輸出Vc是大約3200伏峰峰值的正弦曲線。
使用圖23中給定的ω0的表達(dá)計(jì)算，圖24的共振頻率為大約2517Hz。在圖27中，輸入頻率為2517Hz。很清楚，在2517Hz下，Vc為大約32000伏峰峰值的正弦曲線。
在圖28中，輸入頻率為50kHz，也就是，50000Hz。很清楚，在50kHz下，Vc為大約200伏峰峰值的正弦曲線。
圖25-28與串聯(lián)RLC電路能夠放大穩(wěn)態(tài)正弦曲線的假設(shè)一致。在共振頻率下，Vc高，在共振下為32000伏，在其它頻率下，Vc較低。強(qiáng)調(diào)一下，圖25-28不表示由圖19中的線圈310產(chǎn)生的電壓，而是圖24中的電容器C在假定的情形下產(chǎn)生的電壓。
本發(fā)明人研究，當(dāng)輸入信號(hào)不是穩(wěn)態(tài)正弦曲線，而是用于給這里討論的點(diǎn)火器提供動(dòng)力的類型的一系列脈沖時(shí)，圖24中顯示的類型的RLC電路是否能夠產(chǎn)生類似的放大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示了肯定的答案，以及要討論的計(jì)算機(jī)仿真提供了似真的論點(diǎn)。
在圖29中，線圈370表示電力電纜315。電力電纜實(shí)際上是單匝裝置，但是圖24中的線圈370表示為多匝裝置，以便強(qiáng)調(diào)將電力電纜用作變壓器373的原線圈。
線圈375表示圖19的感應(yīng)線圈310，但是可以使用類似于圖20中的線圈320的線圈。在圖29中，電容器C和電阻器R是加到感測(cè)線圈375的元件，以進(jìn)行放大。強(qiáng)調(diào)一下，圖29的電路的元件選擇為能承受與它們使用的環(huán)境，尤其是溫度以及振動(dòng)一致的工作溫度。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)于給定的脈沖序列，可以首先計(jì)算模擬的共振頻率。然后，在一種方法中，模擬的共振頻率視為普通正弦曲線的穩(wěn)態(tài)共振頻率，相應(yīng)于圖23中的ω0。使用該模擬的共振頻率，電感器L和電容器C的值以通常的方式選擇，但是確認(rèn)(1)使用是模擬共振頻率，以及(2)沒有應(yīng)用穩(wěn)態(tài)正弦曲線共振。替代地，獲得的L和C的值與脈沖的輸入一起使用。
實(shí)際上，電感器L的值可以通過用于構(gòu)造圖19的線圈310的材料和幾何形狀來固定，使得只有在設(shè)計(jì)者控制下的值可以為電容器C的值。
一旦根據(jù)模擬的共振頻率選擇了L和C的值，發(fā)現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)施加到圖29中的變壓器372的脈沖序列的放大。
替代地，可以由圖表表示來確定模擬的共振頻率，這由一系列例子來顯示。圖30示出了當(dāng)由圖30中的為三角波電流脈沖且施加到圖24中的線圈370的輸入信號(hào)400激勵(lì)時(shí)，圖29的電路的仿真輸出。用于電流仿真的圖25中使用的部件值如下R為500歐姆，L為1亨，C為0.40微法，如圖30所示。
水平軸表示時(shí)間，以毫秒為單位。和前面一樣，左軸表示輸入信號(hào)，右軸表示輸出信號(hào)，輸出信號(hào)為跨過圖24中的電容器C的電壓。
圖30表示輸出為衰減的正弦曲線，其第一個(gè)峰在點(diǎn)405處的大約正250伏處，然后峰在點(diǎn)410處的大約負(fù)175伏處，等等。該輸出響應(yīng)在RLC電路中一般稱為欠阻尼響應(yīng)，也稱為振鈴。
圖31示出了使用相同的三角波輸入，以及與圖30中相同的部件值的仿真，除了電容器C為其先前值的十分之一，現(xiàn)在為0.040微法?？梢钥闯鲰憫?yīng)頻率增加，與C值的減小一致。此外，Vc的幅度增加其現(xiàn)在的峰值為在點(diǎn)415處的大約2.4千伏。
圖32示出了使用相同的三角波輸入，以及與圖31中相同的部件值的仿真，除了電感器L被切除一半，現(xiàn)在為0.5亨?？梢钥闯鲰憫?yīng)頻率增加，與L值的減小一致。此外，Vc的幅度增加其現(xiàn)在的峰值為在點(diǎn)420處的大約2.8千伏。
圖33示出了使用相同的三角波輸入，以及與圖32中相同的部件值的仿真，除了電感器L被切割為其前述值的百分之二十，現(xiàn)在為0.1亨?？梢钥闯鲰憫?yīng)頻率增加，與L值的減小一致。此外，Vc的幅度增加其現(xiàn)在的峰值為在點(diǎn)425處的大約3.3千伏。
圖34是圖33的擴(kuò)展視圖，跨距為0到2.0毫秒，且示出了模擬的共振頻率的一個(gè)概念。時(shí)間T示出了響應(yīng)的周期。以Hz為單位的響應(yīng)頻率F當(dāng)然為1/T。F為電路的共振頻率，且在圖24中限定。
圖30到34示出了圖示方法來選擇模擬的共振頻率。在某種意義上，人們選擇L和C的值來獲得輸出波形，如圖34所示，其中，第一正弦波的上半部類似于輸入波形。例如，上半部425有些類似于輸入波形。替代地，可以使用更多的數(shù)學(xué)方法。
在圖34中，T/2的值可以術(shù)語稱為電路的共振頻率的半周期。T/2是一個(gè)正向或者一個(gè)負(fù)向衰減正弦波的隆起的持續(xù)時(shí)間。本發(fā)明人指出，在圖30-34的序列中，當(dāng)圖34的T/2接近三角波輸入脈沖的圖34中的持續(xù)時(shí)間TT時(shí)，電壓放大增加。也就是，當(dāng)T/2接近持續(xù)時(shí)間TT時(shí)，通過改變圖24中的L和C的值，電容器電壓Vc增加。
這示出了一種方法來設(shè)置模擬的共振頻率。電感器L和電容器C選擇為使得它們產(chǎn)生具有等于輸入脈沖的持續(xù)時(shí)間TT的半周期T/2的共振頻率。輸入為脈沖作用的，或者在圖30-34的仿真的情況下為三角波。
如果輸入脈沖為矩形脈沖，不是顯示的三角脈沖，也可以使用該計(jì)算。輸入脈沖的持續(xù)時(shí)間，諸如在圖21中的曲線331中的D，相應(yīng)于圖34中的持續(xù)時(shí)間TT。持續(xù)時(shí)間D然后相應(yīng)于以Hz為單位的頻率1/D。該頻率為模擬的共振頻率，以及使用在圖23中給定的等式來計(jì)算需要的L和C，并合適地轉(zhuǎn)化為弧度。
在另一種方法中，根據(jù)輸入脈沖的上升時(shí)間或者下降時(shí)間來選擇模擬的共振頻率。在圖34中，上升時(shí)間大約1微秒，且為從點(diǎn)430上升到點(diǎn)435的時(shí)間。模擬的共振頻率選擇為使得T/4，也就是周期T的四分之一等于上升時(shí)間。由此選擇L和C的值。
類似的原理應(yīng)用于下降時(shí)間。
輸入脈沖可以是矩形脈沖。當(dāng)然，脈沖不是完美的矩形前緣和后緣必然具有有限的上升和下降時(shí)間。模擬的共振頻率選擇為使得T/4，也就是四分之一周期時(shí)間，等于上升時(shí)間，類似于三角波的情況。
可以指出，模擬的共振頻率主要由圖1中的周期D確定。然而，周期D不是脈沖序列的頻率。相反，頻率等于1/T。這樣，模擬的共振頻率，以及從該頻率計(jì)算的L和C的值，不完全依賴于輸入頻率，而且依賴于脈沖序列的占空比。
前述方法根據(jù)輸入脈沖的定時(shí)來選擇模擬的共振頻率。在本發(fā)明的還有一種形式中，模擬的共振頻率由反復(fù)試驗(yàn)確定。如通過由在圖24中顯示的實(shí)際電路來實(shí)驗(yàn)，或者通過使用仿真該電路的諸如SPICE之類的計(jì)算機(jī)軟件，來進(jìn)行仿真。選擇各種L和C的值，然后使用那些提供需要的放大的值。
然而，L和C的尺寸可以由實(shí)際考慮來限制。例如，在給定的情況下，獲得共振可能需要物理尺寸特別大的電容器。這樣，在一些情況下，可以選擇部件來提供在非共振情況下的工作，但是仍然提供足夠的放大。
可以指出，計(jì)算機(jī)仿真方法很簡(jiǎn)單，假定很多SPICE程序允許參數(shù)掃描。也就是，在掃描中，選擇諸如L之類的參數(shù)的值的范圍，且規(guī)定在該范圍中使用的值的數(shù)量。在掃描中，簡(jiǎn)直可以選擇和測(cè)試成千上萬的不同L和C值，都使用計(jì)算機(jī)程序，只有很少或者沒有人為工作。
然后，人們檢查結(jié)果和選擇那些需要的值。
在模擬的頻率下，計(jì)算L和C的值，其提供特殊的阻抗。那些阻抗為向量阻抗，其就像激勵(lì)為穩(wěn)態(tài)正弦曲線一樣計(jì)算。也就是，在模擬的共振頻率下，阻抗L和C的和設(shè)置為零。
也就是，jwL+1/jwC＝0，其中L為電感，C為電容，w為偽共振頻率，以及j為虛數(shù)算子。
一旦選擇了w，L和C選擇為滿足在前述句子中給定的等式。
這樣，就好像系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)正弦曲線模式下工作來計(jì)算需要的L和C的值，但是然后L和C用于脈沖作用的輸入模式。
此外，R的值是重要的。在本發(fā)明的一種形式中，圖24的RLC電路從工程意義上設(shè)計(jì)為顯示欠阻尼響應(yīng)，使得由脈沖的激勵(lì)會(huì)引起稱為振鈴的正弦響應(yīng)。正弦曲線的包絡(luò)指數(shù)衰減。R的值確定衰減速度。在本發(fā)明的一種形式中，R選擇為使得出現(xiàn)下述事件。
首先，電流脈沖產(chǎn)生火花。該脈沖激勵(lì)RLC電路，諸如在圖29中顯示的電路。RLC電路進(jìn)入振鈴，如圖31-34所示。R選擇為使得振鈴正弦曲線在下一個(gè)脈沖以前充分衰減，使得下一個(gè)振鈴正弦曲線可以從當(dāng)前的振鈴正弦曲線區(qū)分。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖35中的振鈴正弦曲線在1/2T內(nèi)下降到其原來幅度的百分之五十。還考慮的是在0.05和0.9T之間的任何選擇的時(shí)間內(nèi)下降到百分之五十。
頒發(fā)給Frus的1996年6月4日申請(qǐng)?zhí)枮?58091的美國(guó)專利5523691示出了一種方法來檢測(cè)飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)中的點(diǎn)火器中的火花。Frus聲明，在他的圖1A中的電感器L1首先由電流充電。當(dāng)出現(xiàn)正常的火花時(shí)，電感器L1通過點(diǎn)火塞快速放電。
然而，如果點(diǎn)火塞不產(chǎn)生火花，那么電感器L1視點(diǎn)火塞為很高的阻抗。在這樣的情況下，電感器L1通過包含在分壓器27內(nèi)的電阻器放電。該后者的放電要求相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。Frus檢測(cè)放電的長(zhǎng)度，當(dāng)檢測(cè)到較長(zhǎng)的放電時(shí)，他推斷沒有火花。
Frus還聲明，如果由激勵(lì)器13產(chǎn)生的電壓下降達(dá)不到預(yù)定的值，那么火花不能出現(xiàn)。Frus討論了一種方法來檢測(cè)該失敗。
本發(fā)明人指出，F(xiàn)rus的電感器L1不用作與這里的圖19中的線圈310類似的目的。例如，F(xiàn)rus的電感器L1攜帶輸送到點(diǎn)火塞的電流。相反，線圈310不這樣做。
另一種差別在于，F(xiàn)rus的電感器L1必須設(shè)計(jì)為能承受的確超過1000伏，且可能超過20000伏的電壓。這樣，在從物理電感器L1延伸以及圍繞裝置內(nèi)纏繞的線的輸入和輸出引線之間需要相當(dāng)大的絕緣。相反，圖19的線圈310必須能承受幾伏。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈310設(shè)計(jì)為在三個(gè)不同的實(shí)施例中具有在其兩個(gè)引線上不超過5、10或者100伏的工作電壓的電感器。
此外，F(xiàn)rus的電感器L1似乎不能存在于超過400F的溫度的環(huán)境中。
在本發(fā)明的一種形式中，如在圖18中顯示的飛行器中，當(dāng)氣輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，使用特殊的啟動(dòng)序列。飛行員使得啟動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子(沒有顯示)，或者命令控制系統(tǒng)(沒有顯示)開始啟動(dòng)程序。燃料控制器(沒有顯示)將燃料輸送到燃燒器。開動(dòng)燃燒器中的點(diǎn)火器。
如果沒有檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火，那么飛行員檢查圖18中的指示器500。指示器500位于飛行器中的飛行員位置處，通常稱為駕駛員座艙。該指示器接收來自檢測(cè)器505的信號(hào)，其響應(yīng)于由圖19中電容器C產(chǎn)生的電壓信號(hào)，該信號(hào)術(shù)語稱為火花信號(hào)。如果火花信號(hào)指示點(diǎn)火器產(chǎn)生火花，那么指示器500如通過產(chǎn)生光來指示存在火花。如果沒有火花信號(hào)，那么指示器500如通過不產(chǎn)生光來指示沒有火花。
從另一個(gè)觀點(diǎn)，指示器500與汽車中類似的指示器相反地工作。汽車中的油壓指示器燈例如在出現(xiàn)問題時(shí)發(fā)光。相反的，指示器500在沒有問題時(shí)，即，當(dāng)點(diǎn)火器產(chǎn)生火花時(shí)發(fā)光。
可以提供開關(guān)510，以允許飛行員在知道不需要火花時(shí)關(guān)掉指示器500。替代地，沒有顯示的控制系統(tǒng)可以控制何時(shí)指示器500顯示其信息。
圖36示出了本發(fā)明的兩種形式。點(diǎn)火器550具有近端555和遠(yuǎn)端560。近端具有殼體565，其在這個(gè)例子中為圓柱形，或者圓形截面。其它截面形狀也可能。
示出了可分離的殼體570，其包含線圈L、電容器C和電阻器R，類似于圖29中的相應(yīng)元件，且由塊RLC表示。連接器、配線引線、同軸電纜575或者類似物允許外部檢測(cè)跨過電容器C或者其它選定的部件的電壓。
殼體570包含截面形狀的孔580，其匹配殼體565的形狀。匹配形狀意味著兩個(gè)形狀為相同的形狀，以及相同的尺寸，使得孔580圍繞殼體565緊密裝配。
在本發(fā)明的一種形式中，電感器L圍繞點(diǎn)火器的軸線纏繞，如圖19所示。在本發(fā)明的另一種形式中，高滲透環(huán)圍繞點(diǎn)火器，且捕獲由進(jìn)入點(diǎn)火器的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)B。電感器L圍繞環(huán)纏繞，如圖20所示。
在本發(fā)明的另一種形式中，火花檢測(cè)器RLC與點(diǎn)火器一體制成，如圖36中的點(diǎn)火器600所示。
本發(fā)明的一些附加的方面如下。在本發(fā)明的一種形式中，提供圖19A中的適配器311，其安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)或者燃燒器(都沒有顯示)。點(diǎn)火器擰入適配器。適配器包含集成線圈310，其進(jìn)行上述檢測(cè)功能。
RLC電路沒有必要在共振下操作。相反，可以認(rèn)為RLC電路執(zhí)行兩種功能。一種功能在于放大在電感器L中產(chǎn)生的脈沖。第二種功能在于RLC電路產(chǎn)生振鈴，或者衰減正弦曲線。振鈴引起檢測(cè)的信號(hào)持續(xù)比引起振鈴的脈沖更長(zhǎng)的時(shí)間，從而使得脈沖更容易檢測(cè)。
例如在圖34中顯示的三角波是概略的。用于點(diǎn)火器的實(shí)際信號(hào)不需要是三角波，而是依賴于使用的具體點(diǎn)火器的要求。此外，點(diǎn)火器的物理特性隨著其使用年限而變化，且這些特性影響施加到其上的脈沖的形狀。通過類推，熟知的是，在電容器中，電流不與施加的AC電壓同相。電容器的內(nèi)阻會(huì)隨著使用年限而變化。該變化會(huì)引起電流和電壓之間的相位角變化，這樣，示出了電壓施加到的物理目標(biāo)中的變化會(huì)改變?cè)撃繕?biāo)中的最終電流的點(diǎn)。
這里的討論是根據(jù)分立的、集總的電路元件，諸如圖24中的R、L和C來構(gòu)成的。然而，注意到，通過分布式的元件也能獲得類似的結(jié)果。
應(yīng)用到上述飛行器中的氣輪機(jī)中是典型的。通常，本發(fā)明應(yīng)用到通常用于飛行器、陸地車輛、船、發(fā)電和其它應(yīng)用中的氣輪機(jī)。此外，本發(fā)明通常應(yīng)用于點(diǎn)火器的火花檢測(cè)。
可以增加泄漏電阻器來從圖24中的電容器C，以及RLC電路中相應(yīng)的電容器泄漏放電。泄漏電阻器使得振鈴衰減尖銳，這樣引起振鈴更快消失。
通常，R、L和C的值選擇為提供可檢測(cè)的信號(hào)，諸如在電容器C上。可檢測(cè)的信號(hào)的一種定義可以相對(duì)于廣泛地用于氣輪機(jī)中的K型熱電偶獲得。這樣的熱電偶產(chǎn)生在250毫伏范圍內(nèi)的信號(hào)。這樣，可檢測(cè)的信號(hào)的一種定義可以是超過250毫伏的信號(hào)。與該定義一致，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，本發(fā)明人獲得了跨過電容器C的470毫伏的信號(hào)。
本發(fā)明的一個(gè)特征在于，其允許RLC電路中的電容器遠(yuǎn)離其它部件定位，從而在比圖19中的線圈310的位置冷的位置中。在一個(gè)實(shí)施例中，電容器C可以定位在室溫環(huán)境中，或者更冷的環(huán)境中，其中室溫為標(biāo)稱的75華氏溫度。
這可能是重要的，因?yàn)殡娙萜骶哂?75華氏溫度的實(shí)際溫度限制。但是，圖19中的線圈310的位置可能超過400華氏溫度。
上述討論涉及將表示正在出現(xiàn)合適的火花的信號(hào)輸送到飛行員的位置。該信號(hào)也可以輸送到在使用氣輪機(jī)的設(shè)備中的維護(hù)人員，或者輸送到遠(yuǎn)程維護(hù)人員。該信號(hào)也可以輸送到多于一個(gè)的飛行員位置。
在不偏離本發(fā)明的真正精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行許多替代和修改。例如，上述討論根據(jù)飛行器氣輪機(jī)來構(gòu)成。然而，本發(fā)明可以用于其它類型的氣輪機(jī)，諸如用于發(fā)電和泵送的基于陸地的氣輪機(jī)，或者船上的氣輪機(jī)。此外，本發(fā)明不限于氣輪機(jī)，而且通?？梢杂糜谠诟鞣N燃燒應(yīng)用中使用的點(diǎn)火器。
此外，不需要本發(fā)明在熱的環(huán)境下工作，但是本發(fā)明確實(shí)提供了能承受高溫的能力，如上所述。
需要由專利保護(hù)的是在后附的權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明。
部件名稱、標(biāo)記燃燒器6燃料9點(diǎn)火器12螺紋21端部24電極27絕緣體30殼33端部E電勢(shì)差V點(diǎn)P1點(diǎn)P2距離D閃電40虛線形狀50彎曲的形狀53虛線形狀56實(shí)線形狀59角部33A距離D2輔助電極72絕緣體75頂端78區(qū)域81插圖84區(qū)域90等離子體85箭頭86虛線92通道P5
通道P6中心電極27通道P5絕緣體100圓柱體103絕緣體105頂端110圓錐面113輔助電極103距離D8區(qū)域90檢測(cè)器150點(diǎn)火器165等離子體P6插圖170電壓V距離D9距離D10凹槽190飛行器300發(fā)動(dòng)機(jī)艙305點(diǎn)火器308感測(cè)線圈310線圈320磁場(chǎng)線B電流I電纜315環(huán)326框330點(diǎn)火器340電力電纜335曲線331
屏蔽件345外殼350殼體352持續(xù)時(shí)間D曲線331火花間隙355通道360通道360電阻器R1電阻器R2信號(hào)源Vin電容器C電感器L共振頻率ω0跨過電容器的電壓Vc品質(zhì)因素Q變壓器372輸入信號(hào)Iin跨過電容器的電壓Vc線圈370感測(cè)線圈375變壓器372輸入信號(hào)400點(diǎn)405點(diǎn)410點(diǎn)415點(diǎn)420點(diǎn)425時(shí)間T頻率F上半部425值T/2可以術(shù)語稱為半周期持續(xù)時(shí)間TT點(diǎn)430點(diǎn)435指示器500檢測(cè)器505開關(guān)510點(diǎn)火器550近端555遠(yuǎn)端560殼體565塊RLC同軸電纜575孔580殼體565點(diǎn)火器600適配器31權(quán)利要求
1.用于感測(cè)氣輪機(jī)(3)中的點(diǎn)火器(340)中的火花(40)的設(shè)備，其包括a)保持器(311)，點(diǎn)火器(340)插入該保持器中；b)安裝在保持器中的線圈(310)；以及c)用于檢測(cè)在線圈(310)中的電流的檢測(cè)器(150)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述保持器(311)在發(fā)動(dòng)機(jī)(3)的正常工作期間達(dá)到175F或者更高的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，線圈(310)與點(diǎn)火器(340)熱接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述保持器(311)是傳導(dǎo)的，且保持在系統(tǒng)地。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，沒有通過點(diǎn)火器(340)的電流進(jìn)入線圈(310)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，(1)電纜(335)從激勵(lì)器(330)通到點(diǎn)火器(340)，(2)電纜(335)輸送電功率到點(diǎn)火器(340)，(3)外部傳導(dǎo)屏蔽件(345)圍繞電纜(335)且連接到發(fā)動(dòng)機(jī)(3)，以及(4)電纜(335)在觸點(diǎn)處連接到點(diǎn)火器(340)，以及第二傳導(dǎo)屏蔽件(350)從觸點(diǎn)沿著點(diǎn)火器(340)延伸，以及，其中，d)線圈(310)完全在兩個(gè)傳導(dǎo)屏蔽件(345、350)的外部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，點(diǎn)火器(340)的部分形成線圈(310)的芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，第二傳導(dǎo)屏蔽件(350)包括點(diǎn)火器(340)的殼體。
9.用于將點(diǎn)火器(340)接附到氣輪機(jī)(3)的設(shè)備，其包括a)包含帶螺紋的鉆孔的底座(311)，點(diǎn)火器(340)可以擰入該鉆孔中；b)底座中的洞，通過該洞，固定件可以將底座(311)固定到發(fā)動(dòng)機(jī)；以及c)固定到底座(311)的線圈(310)，用于檢測(cè)點(diǎn)火器(340)中的電流。
10.用于接附氣輪機(jī)(3)的點(diǎn)火器(340)的設(shè)備，點(diǎn)火器(340)具有(1)近端(555)，(2)在近端(555)處的外殼(565)，外殼(565)具有截面形狀S，以及(3)在近端處的電連接器，該設(shè)備包括a)具有匹配形狀S的內(nèi)部孔(580)的殼體(570)，使得殼體(570)圍繞近端(555)裝配；b)在殼體(570)內(nèi)，i)感應(yīng)采集器(L)，以及ii)放大器(R、C)，其放大由采集器(L)產(chǎn)生的信號(hào)。
全文摘要
用于檢測(cè)氣輪機(jī)(3)的點(diǎn)火器(340)中的火花(40)的系統(tǒng)。點(diǎn)火器(340)產(chǎn)生等離子體(40)，或者火花，有些類似于汽車的火花塞。在本發(fā)明中，感應(yīng)采集器(310)定位在點(diǎn)火器(340)的附近，以檢測(cè)點(diǎn)火器(340)中的電流脈沖，從而推斷存在火花(40)。采集器可以采用嵌入安裝支架(311)中的線圈(310)的形式，該安裝支架用于將點(diǎn)火器(340)固定到發(fā)動(dòng)機(jī)(3)。
文檔編號(hào)H01T13/58GK1690387SQ200510009029
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者R·L·蓬茲亞尼, R·伊爾伍德 申請(qǐng)人:通用電氣公司