基于光纤光栅的总温探针及其制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112697302A(43)申请公布日2021.04.23(21)申请号202011409641.4(22)申请日2020.12.05(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人刘显明周震章鹏雷小华韩国庆陈昱如(74)专利代理机构重庆缙云专利代理事务所(特殊普通合伙)50237代理人王翔(51)Int.Cl.G01K11/3206(2021.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称基于光纤光栅的总温探针及其制作方法(57)摘要本发明公开基于光纤光栅的总温探针及其制作方法，探针包括滞止罩、套筒、保护套管、传输光纤、熔球、光纤光栅、出气孔和高温胶；制作方法步骤为：1)在保护套管的一端进行点焊；2)加工出气孔；3)将保护套管插入到套筒中；将套筒插入到滞止罩中；4)在滞止罩、套筒外接处进行焊接，形成焊缝I；在套筒和保护套管外接处进行焊接，形成焊缝II；5)将传输光纤插入到保护套管中；6)在传输光纤和保护套管内壁之间涂高温胶；7)将总温探针放在高温炉里进行分阶段固化。本发明的光谱传输信号不受电磁干扰，传导光纤采用金属化涂覆保证其结构强度，在航空发动机恶劣环境下可靠性高。CN112697302ACN112697302A权利要求书1/1页1.基于光纤光栅的总温探针，其特征在于：包括滞止罩(1)、套筒(2)、保护套管(3)、传输光纤(4)、所述熔球(5)、光纤光栅(6)、出气孔(7)和高温胶(8)。所述滞止罩(1)的一端开设有进气孔(11)；所述滞止罩(1)的侧壁开设有若干出气孔(7)；所述滞止罩(1)内放置有套筒(2)；所述滞止罩(1)和套筒(2)焊接；所述套筒(2)内放置有保护套管(3)；所述套筒(2)和保护套管(3)焊接；所述保护套管(3)靠近进气孔(11)的一端焊接有熔球(5)；所述保护套管(3)内放置有传输光纤(4)；所述传输光纤(4)通过高温胶(8)与保护套管(3)内壁粘接；所述传输光纤(4)靠近进气孔(11)的一端刻写有光纤光栅(6)。2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的总温探针，其特征在于：所述滞止罩(1)为筒体。3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的总温探针，其特征在于：所述出气孔(7)的数量为偶数；若干出气孔(7)对称分布。4.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的总温探针，其特征在于：所述出气孔(7)的横截面积之和为进气孔(11)横截面积的30％～40％。5.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的总温探针，其特征在于：所述光纤光栅(6)为感温元件。6.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的总温探针，其特征在于：所述滞止罩(1)和保护套管(3)之间具有空隙。7.权利要求1至6任一项所述基于光纤光栅的总温探针的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用冷焊机在保护套管(3)的一端进行点焊，形成熔球(5)；2)利用电火花微孔加工技术在滞止罩(1)侧壁上加工出气孔(7)；3)在电子显微镜下用千分尺确定滞止罩(1)、套筒(2)和保护套管(3)焊接点的位置，并做好标记；4)将保护套管(3)插入到套筒(2)中；将套筒(2)插入到滞止罩(1)中；5)利用激光加工装置控制滞止罩(1)、套筒(2)和保护套管(3)的位置；在滞止罩(1)、套筒(2)外接处进行焊接，形成焊缝I(9)；在套筒(2)和保护套管(3)外接处进行焊接，形成焊缝II(10)；6)将传输光纤(4)插入到保护套管(3)中，并用精密位移台控制光纤插入的长度；7)利用电子显微镜和精密位移台在传输光纤(4)和保护套管(3)内壁之间涂高温胶(8)，形成基于光纤光栅的总温探针；8)将基于光纤光栅的总温探针放在高温炉里，进行分阶段固化。2CN112697302A说明书1/5页基于光纤光栅的总温探针及其制作方法技术领域[0001]本发明涉及流场总温测试技术领域，具体是基于光纤光栅的总温探针及其制作方法。背景技术[0002]高温高速气流的总温测试在航空航天技术领域中，特别是航空发动机的设计、研制和实验中非常重要，它可以用于计算压气机和涡轮机的工作效率，还可以测量燃烧室出口温度分布，确保涡轮叶片安全工作等。[0003]测量装置的引入势必会影响流场分布，进而影响发动机工作性能，因此需要测量装置的迎风面尽量小，同时还要保证测量装置的可靠性以及测量精度。[0004]目前，国内外对高温高速气流总温测量采用最广泛的是采用滞止罩式总温热电偶探针，这种测量方法具有结构简单，测温精度高的优点。但由于热电偶需构成电回路以及需绝缘保护，测温装置体积难以做得很小，从而对流场产生较大干扰。航空发动机喷流等高速气流流场的总温、总压比较高，在高速喷射状态下产生的固体颗粒速度很高，会对总温热电偶产生较大的