Устройство для измерения деформаций турбинных лопаток Советский патент 1991 года по МПК G01B11/16 

Изобретение относится к устройствам для бесконтактного измерения деформаций деталей машин и может быть использовано при исследованиях деформаций лопаток турбокомпрессоров и других турбомашин, работающих при высоких температурах газовой среды.

Целью изобретения является повышение точности при измерении деформаций лопаток в высокотемпературных газовых

потоках с включениями светящихся сажистых частиц, что достигается введением умножителя частоты, соединенного с датчиком углового перемещения ротора турбины, счетчика числа импульсов, соединенного с выходом умножителя, и соединенного с выходом умножителя, и соединенного с выходом счетчика регулируемого источника пцтания излучателя, выполненного а виде светодиода, с устанавливаемым перед фото«««а

приемником оптическим фильтром, полоса пропускания которого соответствует рабочей полосе излучения светодиода.

Умножитель частоты со счетчиком формируют синхронизированный -с моментом прохождения перед линзой волоконно-оптической линии связи торца лопатки управляющий импульс требуемой длительности, что позволяет питать светодиод в импульсном режиме током большей амплитуды и улучшать за этот счет соотношением сигнал-шум в оптической части тракта. Дополнительно это соотношение улучшается за счет использования фильтра, полоса которого рассчитана на пропускание излучения светодиода и ослабление излучения от са- жистных частиц.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для измерения деформаций турбинных лопаток содержит датчик 1 углового перемещения ротора турбины с маркером 2, предназначенным для закрепления ротора, двунаправленную вооконно-опти- ческую линию 3 связи с фокусирующей линзой 4, предназначенной для установки в статоре турбины против ротора, излучатель 5, выполненный в виде светодиода, устанавливаемого против передающего светодиода волоконно-оптической линии 3 связи, с оптическим фильтром б, полоса пропускания которого соответствует полосе излучения светодиода, фотоприемник 7, устанавливаемый против приемного световода волоконно-оптической-линии 3 связи, умножитель 8 частоты, вход которого соединен с выходом датчика 1 углового перемещения, счетчик 9 числа импульсов, вход которого соединен с выходом умножителя 8, регулируемый источник 10 питания излучателя 5, соедйнен- с выходом счетчика 9, и блок 11 обработки, соединенный с выходом фото- npi/ieMHi iKa 7, а оптический фильтр 6 установлен между приемным световодом и фотолриемником 7.

Устройство работает следующим образом.

Перед испытаниями на роторе турбины закрепляют маркер 2, а датчик 1 углового перемещения ротора турбины.устанавливают на статоре против маркера 2. На статоре турбины против ротора устанавливают также двунаправленную волоконно-оптическую линию 3 связи с фокусирующей линзой . При вращении ротора в момент прохождения маркера 2 против датчика 1 углового перемещения на входе последнего формируется импульс. При равномерном или близ- ком к нему вращении ротора с датчика 1 на .зход умножителя 8 поступает последовательность импульсов определенной частоты, равной частоте вращения ротора. Умножитель 8, выполненный, например, с коэффициентом умножения 1024 или 2048.

формирует на выходе последовательность импульсов, каждый из которых соответствует перемещению лопатки турбины относительно линзы 4 на величину, определяемую долей оборота 1/К, где К - коэффициент

умножения умножителя.

Счетчик 9 выделяет из последовательности импульсов на выходе умножителя 8 группу импульсов, соответствующую прохождению перед линзой 4 торца лопатки,

деформации которой необходимо определить, и формирует вместо них один управляющий импульс той же длительности, что и длительность группы входных импульсов счетчика 9. В соответствии с этим регулируемый источник 10 питания излучателя вырабатывает, импульс питающего тока той же длительности, но увеличенной амплитуды, зависящей от скважности следования управляющих импульсов.

Благодаря пропусканию через светодиод большего тока в импульсном режиме, а также фильтрации оптического сигнала на выходе приемного световода волоконно-оптической линии 3 связи улучшается соотношение сигнал-шум в оптической части

тракта измерения, что повышает точность

временной привязки момента прохождения

отражающей поверхности торца лопатки

мимо линзы 4 волоконно-оптической линии

3 связи. Допустимая для различных типов лопаток минимальная длительность свечения излучателя 5 настраивается путем регулировки коэффициента пересчета счетчика 9. В блоке 1 обработки сигнал с фотоприемника 7 подвергается.статический обработке, при которой за искомое из нескольких последовательных значений сигнала принимают наименьшее из этих значений, что соответствует отсутствию засветки фотоприемника 7 излучением от светящихся сажистых частиц.

Устройство позволяет повысить точность определения углового перемещения торца лопатки на различных режимах работы Турбины и соответственно повысить точность измерения связанных с этими перемещениями деформаций пера лопатки.

Формула изобретения Устройство для измерения деформаций турбинных лопаток, содержащее датчик углового перемещения ротора турбинь с мар- ке ром, предназначенным для закрепления нз-роторе, двунаправленную волоконно-оптическую линию связи с фокусирующей линЗОЙ, предназначенную для установки в статоре турбины против ротора, излучатель и фотоприемник, установленные соответственно против передающего и приемного световодов волоконно-оптической линии связи, и блок обработки сигналом фотоприемника, отличающееся тем, что, с целью повькиения точности при измерении деформаций лопаток в высокотемпературных газовых потоках с включениями светящихся сажистых частиц, оно снабжено

0

умножителем частоты, соединенными с датчиком углового перемещения, счетчиком числа импульсов, соединенным с выходом умножителя, и регулируемым источником питания излучателя, соединенным с выходом счетчика, а излучатель выполнен в виде СЕетоциэдз с устзнавтмвзе- , перед Оотсприемником оптическим Ф. ;л:-тром, пояосз п|)опускзн я которого соотБбтствуйт рзбочей Г олосе Ис /чения светодио,цз.

Изобретение относится к устройствам для бесконтактного из|х ;арен1-ш деформаций деталей машин к может быть использовано при / сспедовзик;-;х деформации лопаток турбокомпрессоров и других турбомашин, работающих при высоких температурах газовой среды. Цель изобретения - повышение точностм при измерении, деформаций лопаток в высокотемпературных газовых потоках с включениями светящихся сажистых частиц, что достигается введением умножителя частоты, соединенного с датчиком углозого перемещения ротора турбины, счетчика числа импульсов, соединен.ного с выходом умножителя, и сое,диненного с выходом счетчика регулируемого источника питания излучателя, выполненного в виде светодиода с устанавливаемым перед фотоприемником оптическим фильтром, полоса пропускания которого соответствует рабочей полосе излучения светодиода. Умножитель ч астоты со счетчиком формируют син(;ронизированный с моментом прохо.ж- дения перед линзой волоконно-оптической линии связи торца лопатки управляющий импульс требуемой длительности, что позволяет питать светодиод в импульсном режиме током большей амплитуды и улучшать за этот счет соотношение сигнал-шум в оптической част тракта. Дополнительно этосо- о т н о LLI е н и е улучшается за счет использования фильтра, полоса которого рассчитана на пропускание излучения светодиода и ослабление излучения от сажистых частиц. Устройство позволяет повысить точность измерения угловых деформаций лопаток за счет более тонной привязки к времени момента прохождения отражающей кромки лопатки мимо линзы волоконно-оптической линии связи. 1 ил. С