近日，我校机械工程学院樊薇教授等在机械工程领域顶刊《机械系统和信号处理》(Mechanical Systems and Signal Processing)上在线发表研究论文“A novel microwave-based dynamic measurement method for blade tip clearance through nonlinear I/Q imbalance correction”。江苏大学为第一完成单位，硕士生陈赛赛为第一作者，通讯作者为樊薇教授。

叶片作为航空发动机的做功的核心部件，叶片端面与机匣内壁之间的叶尖间隙参数是影响发动机工作效率及运行安全的关键。其间隙参数的变化直接影响发动机效率、推力和发动机系统的整体使用寿命。在现有的叶尖间隙的测量方案中，微波传感器因其带宽更宽、传感器尺寸紧凑和较强的抗污染能力成为间隙测量的可行方案。然而，在近距离微波测量中，回波信号呈现出严重幅值调制现象，造成传统正交校正方法失效，显著影响了相位差测距方法的精度。另一方面，依据相位差测距法原理，相位信息被折叠，这将导致叶尖间隙区域受非叶端部分干扰以至于难以有效提取间隙区域。

为解决上述科学问题，本文提出基于120 GHz微波传感器的叶尖间隙的静动态测量方法。针对幅值调制下的静态信号校正，其原理是将幅值衰减项映射到参数分布上，通过参数分布密度进而实现不平衡参数估计。为了有效地定位及提取叶尖间隙区域，其原理是通过校正后I/Q信号能量定位叶尖间隙，并通过相位信息临界突变现象实现叶尖间隙区域提取。在叶尖间隙测量实验中，对于叶尖间隙变化范围在0.17 mm时，微波传感器较激光位移传感器测量结果的平均绝对误差低于2 μm，微波测量重复性平均误差为0.154 μm。

该项工作得到国家自然科学基金面上项目、江苏省优秀青年科学基金等项目的资助。

基于微波感知的叶尖间隙测量整体流程图

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888327024010367