在航空发动机燃烧振动监测中,如何构建一个基于377P系列电荷输出加速度传感器的高温、多通道振动测量系统,并解决可能出现的信号衰减、电磁干扰及高温环境下系统集成难题?
  1. 传感器选型与配置

    • 选择 377P-5 型号传感器,其5 pC/g的灵敏度在高温下能提供良好的信噪比,宽频带响应(0.5-6000 Hz ±3dB)能捕捉燃烧不稳定等关键高频振动现象。

    • 为每个测点配置 11P-3 型高温屏蔽线缆。其玻璃绝缘连接器和金属屏蔽层至关重要,既能承受高温,又能有效抑制发动机舱内强烈的电磁干扰(EMI)。

  2. 信号调理与传输

    • 核心挑战:电荷信号在长距离传输中极易衰减且易受干扰。

    • 解决方案:采用 分布式电荷放大器 方案。将 IN-17 单通道电荷放大器放置在尽可能靠近发动机(但仍处于其工作温度范围之外,如发动机舱内相对凉爽的区域)的位置。这样能先将高阻抗的电荷信号就地转换为低阻抗的电压信号,大大增强其抗干扰和抗衰减能力。

    • 随后,使用普通的带BNC接头的同轴电缆将放大后的电压信号长距离传输至数据采集系统。

  3. 多通道数据采集与同步

    • 选用 IN-3062 8通道数据采集系统或其多机箱同步方案。该系统应具备高采样率(远高于传感器14 kHz的谐振频率)、高分辨率和抗混叠滤波器,以准确还原宽频带振动信号。

    • 严格的通道间相位同步是进行模态分析和振动源定位的关键,需确保采集系统支持硬件同步功能(如共享采样时钟和触发信号)。

  4. 解决高温环境集成难题

    • 局部热管理:虽然传感器和前端线缆耐高温,但后续的放大器和采集系统需要保护。需设计隔热罩或引风冷却系统,为电荷放大器创造局部低温工作环境。

    • 机械安装:严格按照 6 lb-in (0.7 Nm) 的推荐扭矩使用高温合金螺栓(PM0124或PM0327)安装传感器。扭矩过大会损坏传感器基座,过小则会导致安装共振频率下降,影响高频响应。所有连接处必须牢固,以承受高振动量级。

    • 接地与屏蔽:采用 “单点接地” 策略,通常在选择在数据采集端接地,以避免地回路引入噪声。整个电缆路径的屏蔽层必须保持连续,有效隔离高压点火系统等产生的EMI。


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