面向航空发动机的自供电无线振动传感系统研究

来源：电子测量技术杂志2025年第2期北京时间：

作者：宁云博，关明杰，柳治强，陈俊，祝青园

单位：1.厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院 厦门 361102; 2.厦门理工学院机械与汽车工程学院 厦门 361024

摘要：在航空发动机健康监测领域，传统的有线传感系统存在布线复杂、灵活性差、维护成本高等问题。为了解决上述问题，针对航空发动机的高频率振动信号，本文设计并实现了一种基于Wi-Fi技术的自供电无线传感系统。该系统分为无线传感系统与自供电装置两部分，无线传感系统将发动机的振动信号转换为电信号；采用ESP32-S2芯片作为下位机微控制器，利用芯片内置的Wi-Fi无线收发模块将振动数据传输至上位机；上位机收到数据后进行数据存储、分析和显示。实验结果表明，无线传输系统的采样率可达250 ksps，幅值误差小于3.8%，频率误差小于1.5%。自供电装置将发动机尾喷管的废热能转化为电能，其由温差发电装置与能量收集电路组成。温差发电装置通过测量温差发电片热端温度，自动调节温差发电片与尾喷管外壁之间的间距，以确保温差发电片不会因尾喷管的温度过高而损坏且输出功率维持在较高值。能量收集电路采用BQ25504芯片进行能量收集和管理，将多余能量储存到可充电锂电池中。实验结果表明，无线传感系统平均功耗约为26.42 mW，而自供电装置可产生约40 mW的功率，可实现系统的自供电。

关键词：无线传感系统;振动监测;自供电;热电发电;无线数据传输

基金资助：国家自然科学基金（52177222）、中国航发自主创新专项资金项目（ZZCX-2018-017）资助