Ｃ＝‰』／ｄ
式中，Ｐ
乓｛
Ａ：
Ｄ：（１－１）电极问介质的介电常数。真空中的介电常数。电极面积。电极间隔。
斟卜２英国６１００高温电容式ｒｄ片间隙、轴振动计
电容与位移的有效关系可以通过试验确定。从上式可以看出：假设毛＝ｌ，则电容量ｃ＝￡Ａ／ｄ，在定的条件下，假设Ａ是固定不变的常量，则电容Ｃ－Ｋ／ｄ，其
航空动力学
电子科技大学硕士学位论文
中Ｋ为常数，即电容Ｃ与ｄ为反比关系，是一个非线性量。
在实际测量中，传感器电极构成可变电容器的一个极板，可变电容器的电容随着叶尖间隙变化。电容器的第二个极板是由转子叶尖构成，叶尖必须通过轴承、密封装置、齿轮系统与试验件壳体接地。传感器头部安装在直接对着待测间隙的转子叶片的机匣上（缩进机匣表面０．５ｒａｍ）。在传感器确定的情况下，可忽略各叶片顶部尺寸形状的差异。假设传感器与叶尖间隙的气体的介电常数是个常量，传感器极板与叶尖间隙变化（机匣与叶尖的间隙）使电容发生变化。
目前，国外常把电容法分为两类：调频式，主要用于压气机（或涡轮）与机匣的间隙测量；调幅式，主要用于连续变化的情况。调频式系统的工作原理是：叶尖与探头电极之间的间隙发生变化引起电容变化，进而引起震荡频率的改变，这一变化信号对原载波信号进行频率调制，调频后的信号由振荡器输出，通过电缆送到信号处理器，最后将间隙变化转变为阶梯信号输出。
电容法的主要特点：灵敏度高，固有频率高，频带宽，动态性能好，能在数兆的频率下正常工作，功率小，阻抗高等。它的精度受多方因素的影响。如测量时介质的介电常数的变化、环境的干扰（磁场、电火花）、探头及机匣受热变形、校准误差等。绝缘时电容法的特殊问题，由于电容本身的内阻很高，因而对绝缘提出了更高的要求。另外，当材料性能不好时，其绝缘电阻将随温度和湿度变化，从而引起传感器输出产生缓慢的零位漂移。
１．２．３电涡流法
电涡流法是采用金属切割磁力线产生磁场变化的方法【姗，电涡流法测量间隙这套装置主要由探头和检测电路两部份构成。检测电路由振荡器、检波器及放大器等组成。
当振荡器产生的高频电压施加给靠近金属板（相当于转子叶片叶尖）一侧的传感器线圈Ｌ时，Ｌ产生磁束，金属板受此磁束感应产生环流电流，此电流在线圈上产生反向磁束，导致传感器线圈Ｌ的电感及等效阻抗发生变化，传感器线圈Ｌ受涡流影响时的等效阻抗Ｚ的函数表达式为：
Ｚ＝Ｆ（ｘ，∥，Ｐ，７，国）（１－２）
式中，Ｐ：被测导体的电阻率。
∥：被测导体的磁导率。
彩：线圈激磁电压的频率。４
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第一章绪论
，：线圈与被测导体的尺寸因子。
Ｘ：线圈与被测导体的距离。
当被测物体与传感器被确定以后，影响传感器线圈Ｌ阻抗Ｚ的一些参数是不变他的，此时只有线圈与被测导体之闻的距离Ｘ的变化量与阻抗Ｚ有关。翔果透过检测电路测出阻抗Ｚ的变化量，即得出叶尖的间隙值。
这种传感器的特点：体积小，重量轻，结构简单，不必做复杂的调整；频率响应范围宽，灵敏度高，测量范靥大，抗干扰能力强。此方法受叶片材料的影响较大，叶尖端面还需要有一定的厚度。由于传感器输出是随着叶尖形状、安装状态帮环境温度等条件的变化菰交讫，因诧，事先需要校准，使其适合使用环境。此外，传感器的耐热性能较差（４００℃左右）。目前用于涡轮高温部件尚有困难。而且，探头直径大予２５ｍｍ，机匣开空尺寸过大，不便于安装。
１．２．４光纤法
光纤法利用光在光纤中传导引起光的特性发生变化这一原理通过测量光特性的变化来间接测量位移量。从最开始２０世纪５０年代英豳Ｆｃｎｌｏｗ公司制造的探针溯量系统列２０世纪８０年代出现的光学三角测量技术，光纤法有了长足发展。最近几年，由于新技术、光纤的成功应用，光纤法有了新的突破，国外已经出现了商品优的光纤式叶尖闻隙测量仪器ｆ乃。但是这些测量仪价格昂贵，丽且一般基于特定发动机的结构特点，很难直接使用。国内一些发动机制造厂和研究单位也在研究鼹决这一难题，有些研究部门经过多年探索，在对非接魅闻隙测量方甏有了一些突破，同时引进了一些新的技术和手段，但在航空发动机叶尖间隙测量应用还不甚理想。
光纤法一般分为反射式光纤法和光导探针测量法ｍｌ。当今世界主要使用和研究的是反射式光纤法。反射式光纤叶尖间隙测量法的基本原理是：当光源发出的光经光纤照射到位移反射体质，被反射的光又经接受光纤输出，被光敏感器件接受。其输出光纤决定于反射体距光纤探头的距离，当位移变化时则输出光强作相应的变化，通过对光纡信的测量悉得到闻隙值。
航空发动机冷端部件转速高、气流速度大、流道复杂，接触测量存在堵塞干扰影响。因此，如篦齿闽隙、压气机叶尖间隙、转子时片震动等参数应用接触测量非常困难。鉴于激光技术不干扰流场，兼有离测量精度等优点，在国外已经普遍用于压气机的测试研究，激光多普勒测振和非接触式叶尖测振技术用予高速旋５
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电子科技大学硕十学位论文
转件震动测量，已经显示出传统测试手段不可比拟的优势。在热端，由于高温、高压和燃气的腐蚀，应用非接触式测量技术更凸现其优越性。光纤传感器兼有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好、防爆、光路可挠曲布置、感知信号易于远传和多路复用等诸多优点，因此选用光纤传感器对篦齿间隙进行测量是一种预期能够到达很高精度的要求的一种测量手段，也是未来航空发动机主流非接触式测量测试技术之一。
光纤传感器测量位移或者距离一般利用相位调制或者光强调制机制，如ｅｈｎｄｅｒ位移传感器和法部里．帕罗（Ｆａｂ妒Ｐ删光纤干涉仪通过相位调制机制来精确测量微位移；在ＣＤ．ＲＯＭ驱动器中，光相位调制用于检测读写头的位置偏离，实现对磁道的高精度跟踪。与相位调制型相比光强调制型传感器结构和信号处理电路简单，适用于空ｆ可狭小的场合，可以方便的通过光电探测器件与计算机连接。１．３研究内容和成果
为了测量航空发动机篦齿间隙，在根据自身实验水平和硬件条件下，在分析和研究间隙测量的原理、方法的基础上，本文重点设计了基于发动机本身结构特点和测量要求的反射式光强法篦齿间隙测量系统。