本申请涉及发动机技术领域，具体而言，本申请涉及一种燃烧室动态压强在线监测系统。
背景技术：
燃烧室是燃料或推进剂在其中燃烧生成高温燃气的装置，是燃气涡轮发动机、冲压发动机、航空发动机的重要部件。燃烧室的压强变化与发动机的燃烧效率、运行状态以及使用寿命有着密切的关系，因此，如果能监测到燃烧室内的压强，有助于提高发动机的燃烧效率、掌握发动机的运行状态，进一步提高发动机的使用寿命，减少发动机的维护成本。
目前，可通过燃烧室内置的嵌入仪器监测燃烧室内的压强，但是燃烧室内的温度高达1300多度，嵌入仪器易受高温高压燃烧气体的损害，导致其使用可靠性降低，并且使用寿命缩短，当嵌入仪器失效时，需要停止发动机，因而需要中断运转，以便对其进行拆卸或更换。
因此，需要一种能够耐受高温高压环境且可靠性较高的燃烧室压强检测系统。
技术实现要素：
本申请提供了一种燃烧室动态压强在线监测系统，以解决现有监测技术无法适应燃烧室高温、强振动环境的问题。本申请采用的技术方案如下：
本申请提供了一种燃烧室动态压强在线监测系统，包括：压力膜、光学传感器和监测管道；
所述监测管道的一端与燃烧室耦合，所述压力膜设置在所述监测管道内靠近所述燃烧室的一端，所述压力膜的边缘与所述监测管道的内壁无缝贴合，所述光学传感器设置在所述监测管道的另一端；
所述光学传感器用于向所述压力膜发射第一光束，接收所述压力膜反射的第二光束，并根据所述第二光束的光学参数的变化和/或所述第一光束和所述第二光束之间的光学参数的变化确定燃烧室内的压强变化。
可选地，所述光学参数包括以下至少一种物理量：光强、波长、相位、极化、所述第一光束和所述第二光束的角度差、频率。
可选地，还包括冷却装置，所述冷却装置用于冷却所述监测管道。
可选地，所述光学传感器与所述监测管道的另一端密封耦合，以使所述压力膜和所述传感器在所述监测管道内形成一个密闭空间。
可选地，所述监测管道的一端与燃烧室的检修口或在燃烧室上开设的通孔耦合。
可选地，所述压力膜为合金材料、复合材料、碳纤维材料、碳纳米材料、有机材料或无机材料制成的。
与现有技术相比，本申请实施例提供的燃烧室动态压强在线监测系统至少具有以下带有益效果：由于靠近燃烧室的压力膜不是精密的电子器件，因此压力膜能够耐受燃烧室的高温以及较大大温差，且抗振动性高，而用于测量的光学传感器布设在监测管道远离燃烧室的一端，这一段监测管道能够起到隔离、降温、减震作用，避免光学传感器受高温、振动的影响，保证监测系统的可靠性、延长使用寿命。此外，光学传感器的测量精度较高，能够监测到压力膜细微的形变，提高了监测系统的灵敏度和精度。整个监测系统中，只有压力膜处于高温环境，只有压力膜容易发生损耗，压力膜发生损耗后，只需要更换压力膜，而系统中的其他器件仍能正常使用，这无疑降低了系统的维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请一实施例的一种燃烧室动态压强在线监测系统的结构示意图；
图2为本申请一实施例的一种燃烧室动态压强在线监测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
如图1所示，本申请实施例提供了一种燃烧室动态压强在线监测系统，包括压力膜1、光学传感器2和监测管道3。
监测管道3的一端与燃烧室4耦合，例如，监测管道的一端与燃烧室上开设的通孔5耦合，该通孔5可以是燃烧室原有的检修口5，也可以是为监测压强而在燃烧室4上专门开设的通孔。由于在燃烧室上开设的通孔较小，不会影响燃烧室4内的温度。
压力膜1设置在监测管道3内靠近燃烧室4的一端，即靠近通孔5的一端，压力膜1的边缘与监测管道3的内壁无缝贴合。光学传感器2设置在监测管道3的另一端，光学传感器2与监测管道3的另一端密封耦合，以使压力膜和传感器在监测管道内形成一个密闭空间7，这样可以确保压力膜1在密闭空间7内一侧受到的压强维持在一个稳定的值，以保证压力膜1靠近燃烧室4一侧受到的压强变化能被光传感器2检测出来。监测管道3足够长，以保证光学传感器2处的温度处于较低的水平。
压力膜1选用可以抗高温、抗振动、延展性好、抗机械疲劳能力强的材料制成，例如，制作压力膜的材料可以是合金材料、复合材料、碳纤维材料、碳纳米材料、有机材料或无机材料。
光学传感器2包括发射模块、接收模块和数据处理模块。发射模块能够发射光束，该光束可以是激光，为描述方便，将发射模块发射的光束称为第一光束101。发射模块可以是激光发生器，接收模块可以是光电传感器，数据处理模块可以是微型处理器，如cpu、fpga、单片机等。
发射模块向压力膜1发射的第一光束101，第一光束101在压力膜1表面发生反射，将反射光束称为第二光束102，第二光束102被接收模块接收后，输出相应的电信号。数据处理模块根据接收模块输出的电信号，得到第二光束102的各个光学参数，并根据第二光束102的光学参数的变化确定燃烧室4内的压强变化，或者，根据第一光束101和第二光束102之间的光学参数的变化确定燃烧室4内的压强变化。
燃烧室4内的压强发生变化，会使得压力膜1两侧表面的压强差发生变化，从而引起压力膜1的形变，压力膜1一旦发生形变，其反射的第二光束102的光路、光强等光学参数均会发生变化，因此，通过监测压力膜1反射光的变化，即可确定燃烧室4内的压强变化。
由于靠近燃烧室4的压力膜1不是精密的电子器件，因此压力膜1能够耐受燃烧室4的高温以及较大大温差，且抗振动性高，而用于测量的光学传感器2布设在监测管道3远离燃烧室4的一端，这一段监测管道3能够起到隔离、降温、减震作用，避免光学传感器2受高温、振动的影响，保证监测系统的可靠性、延长使用寿命。此外，光学传感器2的测量精度较高，能够监测到压力膜1细微的形变，提高了监测系统的灵敏度和精度。
整个监测系统中，只有压力膜1处于高温环境，只有压力膜1容易发生损耗，压力膜1发生损耗后，只需要更换压力膜1，而系统中的其它器件仍能正常使用，这无疑降低了系统的维护成本。
其中，光学参数包括以下至少一种物理量：光强、波长、相位、极化、第一光束101和第二光束102的角度差、频率。
例如，当检测到第二光束102的光强减弱时，表示燃烧室内的压强变大，或根据第一光束101与第二光束102的光强的差值确定燃烧室4内的压强变化。当检测到第二光束102的波长或频率变化在单位时间内变化大，表明燃烧室内的压强较大。第二光束102的相位变化，说明燃烧室内的压强也发生了变化，具体相位与压强的关系可根据预先的实验进行确定。第一束光和第二束光的角度差变大，说明压强变大。
具体实施时，压力膜1燃烧室4内的压强变化产生抖动，使得压力膜1反射的光波发生多普勒效应，通过监测压力膜1反射的第二光束102的频率变化即可来实现对压力膜1另外一侧压力及压强的精准监测。
可选地，本申请实施例提供了一种燃烧室动态压强在线监测系统还包括冷却装置6，冷却装置6用于冷却监测管道3。冷却装置可以采用风冷、水冷或tec(半导体致冷器，thermoelectriccooler)等方式实现。如图2所示，冷却装置6为风冷装置，冷却装置6可设置在任一能够吹到检测管道的位置处，例如，如图2中，可横向向监测管道3输送冷气流201，也可是沿着监测管道3的轴向向监测管道3的外壁输送冷气流，以达到冷却监测管道3的目的。这样可以降低压力膜1所处位置处的温度，延长压力膜1的使用寿命，同时，使得光学传感器2所处位置的维持在较低的温度，保护光学传感器2。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
1.一种燃烧室动态压强在线监测系统，其特征在于，包括：压力膜、光学传感器和监测管道；
所述监测管道的一端与燃烧室耦合，所述压力膜设置在所述监测管道内靠近所述燃烧室的一端，所述压力膜的边缘与所述监测管道的内壁无缝贴合，所述光学传感器设置在所述监测管道的另一端；
所述光学传感器用于向所述压力膜发射第一光束，接收所述压力膜反射的第二光束，并根据所述第二光束的光学参数的变化和/或所述第一光束和所述第二光束之间的光学参数的变化确定燃烧室内的压强变化。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学参数包括以下至少一种物理量：光强、波长、相位、极化、所述第一光束和所述第二光束的角度差、频率。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置用于冷却所述监测管道。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学传感器与所述监测管道的另一端密封耦合，以使所述压力膜和所述传感器在所述监测管道内形成一个密闭空间。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监测管道的一端与燃烧室的检修口或在燃烧室上开设的通孔耦合。
6.根据权利要求1至5中任一所述的系统，其特征在于，所述压力膜为合金材料、复合材料、碳纤维材料、碳纳米材料、有机材料或无机材料制成的。
技术总结