【摘 要】
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随着航空发动机性能的不断提升,有线测量所带来的额外负重和测量节点数目限制等问题越来越制约着航空发动机的高性能、高智能化发展。无线测量凭借其多测点数目,无线信息传输等优势,越来越受到飞行器测量领域的关注。然而在现有的飞行器测量领域虽然有着无线测量传感器相关应用的提出,却很少关注到无线测量传感器的具体供能问题,而如果不能完全解决无线测量传感器的自供能问题,就无法做到无线测量系统真正的无缆化。因此,本文
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随着航空发动机性能的不断提升,有线测量所带来的额外负重和测量节点数目限制等问题越来越制约着航空发动机的高性能、高智能化发展。无线测量凭借其多测点数目,无线信息传输等优势,越来越受到飞行器测量领域的关注。然而在现有的飞行器测量领域虽然有着无线测量传感器相关应用的提出,却很少关注到无线测量传感器的具体供能问题,而如果不能完全解决无线测量传感器的自供能问题,就无法做到无线测量系统真正的无缆化。因此,本文在整理国内外对于飞行器领域的无线测量相关研究后,针对航空发动机的实际工作情况和具体测量需求,提出设计以温差发电为核心的自供能无线测量传感器系统,并对系统中的测量模块、信息传输模块和供能模块进行了面向航空发动机的总体需求分析。在测量模块的选择上,根据无源和测温范围的需要,选择以热电偶、压电模块为核心的测量方法。在信息传输模块上,通过对各种无线通信方式的功耗及组网特点评估,选择低功耗、自组网的zigbee作为无线通信的具体方式。在供能模块的设计上,结合发动机燃烧室等高温结构壁面存在的高温和外涵道的低温气流所形成的温差,选择温差发电片作为无线测量系统的能量源。在确认各模块的具体选型后,利用ZSTACK协议栈搭建zigbee通信网络,结合所选测量单元,完成面向发动机需求的无线测量网络。完成网络构建后,对网络功耗进行具体的测算分析,通过得到的测算结果,结合系统的总体需求完成由温差发电模块、电源管理模块、蓄电池模块构成的具体供能模块。在对测量模块、信息传输模块、储能模块完成制作后,对整个自供能无线测量系统进行了测试,通过具体的温度测量和功耗实验证明了全系统的可用性,在对整个自供能无线测量系统完成测试后,考虑到其面向对象的实际使用,对整个系统进行了整合和集成,并在原有自供能无线测量系统的基础上,完成了多测量节点、压力测量信号、以及高温待测工况等实际测量需求的实现和测试。通过多种情况下的测试验证,最终完成了本文面向航空发动机需求的无线自供能测量传感器的具体构建。
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