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涡轮叶片是航空发动机最关键的部件之一,发动机为了获得大的单位推力和优良的各项性能指标,所采取的主要措施就是提高涡轮进口温度。然而若发动机内温度过高,叶片寿命就会大幅度下降,将造成严重事故。因此,测量叶片温度十分重要,它不仅是分析叶片烧蚀、断裂故障的重要依据,还能为预测发动机寿命,维护发动机正常工作提供参考。
本文研究了辐射式测温法测量叶片温度的原理和方法,该方法灵敏度高、反应时间快、测温范围广。分析了对传感器输出温度信号进行采集、传输和处理的过程,重点对高速数据采集方法进行了研究,提出了一种将峰值检测电路应用于温度测量系统的方案,研制了叶片温度采集卡。该卡主要从两方面进行了设计。一方面,根据涡轮叶片温度场的分布规律,依据峰值采样思想设计了温度测量的硬件电路。应用PC机总线进行通信,完成叶片峰值其表面温度的数据采集,并利用可编程逻辑控制器CPLD对系统进行逻辑控制。另一方面,编制了温度测量系统软件。软件以C++Builder为平台,结合多线程技术实现了数据实时采集处理、超限报警及峰值温度和平均温度等数据的曲线及柱状图显示功能。
通过对系统硬件电路和软件的联机调试及实验,表明该温度采集卡具有直接采集涡轮叶片最高温度的特点,剔除了无用数据的处理,实现了数据的高速采集和实时传输,提高了系统的工作效率。可应用于现有涡轮叶片温度检测系统硬件及软件的更新,也可作为新型数据采集系统,应用于各领域的峰值数据检测。