Устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток



Устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток
Устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток
Устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток

 


Владельцы патента RU 2525614:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток в турбомашинах. Устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток, содержащее источник постоянного напряжения, ключ, рабочий и компенсационный одновитковые вихретоковые датчики, два резистора и первый усилитель. При этом выход источника постоянного напряжения соединен с входом ключа, выход ключа соединен с первыми выводами рабочего и компенсационного датчиков. Второй вывод рабочего датчика соединен с первым выводом первого резистора. Второй вывод компенсационного датчика соединен с первым выводом второго резистора. Также введены второй и третий усилители. Инвертирующий вход второго усилителя соединен с первым выводом первого резистора, выход которого соединен со вторым выводом первого резистора, образуя первый преобразователь ток - напряжение. Инвертирующий вход третьего усилителя соединен с первым выводом второго резистора, выход которого соединен со вторым выводом второго резистора, образуя второй преобразователь ток - напряжение. Выходы первого и второго преобразователей ток - напряжение соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами первого усилителя, используемого в режиме усилителя разности напряжений. Технический результат заключается в повышении быстродействия и чувствительности устройства. 3 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток в турбомашинах.

Известно устройство, содержащее одновитковый вихретоковый датчик, источник постоянного напряжения, ключ, дифференцирующее устройство в виде трансформатора, парафазный усилитель и амплитудный детектор (Пат. РФ №1827527 “Устройство для измерения линейных перемещений”, МПК G01B 7/30, 1993).

Недостатком такого устройства являются низкое быстродействие, обусловленное межвитковой емкостью дифференцирующего трансформатора, и повышенные габариты его вторичной преобразовательной части из-за наличия моточного изделия (дифференцирующего трансформатора).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее источник постоянного напряжения, ключ, рабочий и компенсационный одновитковые вихретоковые датчики, два резистора и усилитель, причем выход источника постоянного напряжения соединен с входом ключа, выход ключа соединен с первыми выводами рабочего и компенсационного датчика, второй вывод рабочего датчика соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод компенсационного датчика соединен с первым выводом второго резистора (“Кластерные методы и средства измерения деформаций статора и координат смещений торцов лопаток и лопастей в газотурбинных двигателях” / Под ред. Скобелева О.П. - М.: Машиностроение, 2011, 298 с.).

Недостатком устройства является низкое быстродействие, которое хотя и возрастает по сравнению с аналогом, тем не менее, серьезно ограничено величиной частоты единичного усиления усилителя, с помощью которого реализуется дифференцирующее устройство, а также малая чувствительность.

Цель изобретения - повышение быстродействия и чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее источник постоянного напряжения, ключ, рабочий и компенсационный одновитковые вихретоковые датчики, два резистора и первый усилитель, причем выход источника постоянного напряжения соединен с входом ключа, выход ключа соединен с первыми выводами рабочего и компенсационного датчика, второй вывод рабочего датчика соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод компенсационного датчика соединен с первым выводом второго резистора, введены второй и третий усилители, инвертирующий вход второго усилителя соединен с первым выводом первого резистора, выход второго усилителя соединен со вторым выводом первого резистора, образуя первый преобразователь ток - напряжение, инвертирующий вход третьего усилителя соединен с первым выводом второго резистора, выход третьего усилителя соединен со вторым выводом второго резистора, образуя второй преобразователь ток - напряжение, выходы первого и второго преобразователей ток - напряжение соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами первого усилителя, используемого в режиме усилителя разности напряжений.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения многокоординатных смещений.

На фиг.2 представлены временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

На фиг.3 представлены временные диаграммы, поясняющие увеличение чувствительности заявляемого устройства по сравнению с прототипом.

Устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток содержит источник постоянного напряжения 1, ключ 2, рабочий и компенсационный одновитковый вихретоковый датчики 3 и 4, представленные двухконтурными схемами замещения, первый и второй резисторы 5 и 6 соответственно, первый усилитель 7, второй усилитель 8, третий усилитель 9, первый преобразователь ток - напряжение 10, второй преобразователь ток - напряжение 11, усилитель разности напряжений 12.

Выход источника постоянного напряжения 1 соединен с входом ключа 2, выход ключа 2 соединен с первыми выводами рабочего 3 и компенсационного 4 датчика, второй вывод рабочего датчика 3 соединен с первым выводом первого резистора 5, второй вывод компенсационного датчика 4 соединен с первым выводом второго резистора 6. Первый вывод первого резистора 5 соединен с инвертирующим входом второго усилителя 8, второй вывод первого резистора 5 соединен с выходом второго усилителя 8, образуя первый преобразователь ток-напряжение 10. Первый вывод второго резистора 6 соединен с инвертирующим входом третьего усилителя 9, второй вывод второго резистора 6 соединен с выходом третьего усилителя 9, образуя второй преобразователь ток-напряжение 11. Выходы первого 10 и второго 11 преобразователей ток-напряжение соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами соответственно первого усилителя 7, используемого в режиме усилителя разности напряжений 12.

Устройство работает следующим образом. После замыкания ключа 2 источник постоянного напряжения 1 в течение интервала времени замыкания Δt оказывается включенным в два контура (фиг.2, график 1), в которых протекают экспоненциально нарастающие токи. При наличии разбаланса индуктивностей датчиков, вызванного взаимодействием рабочего датчика с объектом, они отличаются друг от друга. При малом интервале времени Δt эти токи [i1(t) и i2(t), фиг.2, график 2] могут считаться линейно нарастающими со скоростью прямо пропорциональной производной нарастающей экспоненты, и по окончанию интервала Δt они достигают значения i 1,2 ( Δ t ) = d i 1,2 ( t ) d t Δ t .

В преобразователях ток - напряжение 10 и 11 токи преобразуются в напряжения u1(t) и u2(t) (фиг.2, график 3). Следовательно, при достаточно малом интервале времени Δt по его окончанию на выходе масштабирующего усилителя 12 напряжение достигает значения U в ы х ( Δ t ) = d [ u 1 ( t ) u 2 ( t ) ] d t Δ t (фиг.2, график 4).

Таким образом, устройство сохраняет свойственное прототипу подавление влияния диссипативного параметра датчика, обусловленное наличием операции дифференцирования, а время фиксации результата измерения не связано со временем достижения максимума выходного колоколообразного сигнала производной, а определяется существенно меньшей величиной Δt.

Уменьшение длительности импульса питания Δt приводит к уменьшению энергии, запасенной в элементах устройства, и сокращению времени рассеяния этой энергии до заданного уровня, что позволяет увеличить частоту коммутации ключа, то есть количество измерений за время нахождения торца лопатки в зоне чувствительности датчика.

Кроме того, в заявляемом устройстве по сравнению с прототипом увеличивается постоянная времени датчика, определяемая теперь только его индуктивностью и сопротивлением. Это приводит к тому, что, несмотря на равенство скорости изменения тока через датчик в заявляемом устройстве и прототипе в начале преобразования ( i ' | t = 0 = E L , где Е - напряжение источника, L - индуктивность датчика) в момент времени фиксации результата измерения у заявляемого устройства эта скорость больше, чем у прототипа (фиг.3).

Увеличение скорости изменения тока через датчик приводит согласно закону электромагнитной индукции к наведению большей эдс в лопатке, под действием которой там возникают большие вихревые токи, электромагнитное поле которых сильнее изменяет первичное поле и, следовательно, индуктивность рабочего датчика. Таким образом, обеспечивается большая по сравнению с прототипом чувствительность.

Устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток, содержащее источник постоянного напряжения, ключ, рабочий и компенсационный одновитковые вихретоковые датчики, два резистора и первый усилитель, причем выход источника постоянного напряжения соединен с входом ключа, выход ключа соединен с первыми выводами рабочего и компенсационного датчиков, второй вывод рабочего датчика соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод компенсационного датчика соединен с первым выводом второго резистора, отличающееся тем, что введены второй и третий усилители, инвертирующий вход второго усилителя соединен с первым выводом первого резистора, выход второго усилителя соединен со вторым выводом первого резистора, образуя первый преобразователь ток - напряжение, инвертирующий вход третьего усилителя соединен с первым выводом второго резистора, выход третьего усилителя соединен со вторым выводом второго резистора, образуя второй преобразователь ток - напряжение, выходы первого и второго преобразователей ток - напряжение соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами первого усилителя, используемого в режиме усилителя разности напряжений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида материала и термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий.

Изобретение относится к инвазивным медицинским устройствам. Медицинский зонд содержит вводимую трубку, имеющую продольную ось и дистальный конец, дистальный кончик, расположенный на дистальном конце вводимой трубки и сконфигурированный для введения в контакт с тканью тела, стык, который соединяет дистальный кончик с дистальным концом вводимой трубки, и датчик стыка, заключенный внутри зонда, для распознавания положения дистального кончика относительно дистального конца вводимой трубки, причем датчик стыка содержит первый и второй подузлы, которые расположены внутри зонда на противоположных соответствующих сторонах стыка, и каждый подузел содержит один или более магнитных измерительных преобразователей.

Изобретение предназначено для измерения размеров конструкций, в частности для определения протяженности и размеров здания или транспортного средства. Измерительное устройство 1 содержит два инерциальных измерительных блока 3 и 4, размещенных на расстоянии друг от друга, каждый из которых содержит по меньшей мере два акселерометра и по меньшей мере два гироскопа для восприятия вращений.

Изобретение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности измерения.

Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида материала и термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий, а также для решения общих задач автоматизации различных производственных процессов.

Изобретение относится к области метрологии и предназначено для контроля положения и идентификации изделий. Адаптивный датчик содержит чувствительный элемент, образованный индуктивной катушкой, емкостной металлической пластиной и двумя инфракрасными фотоприемниками, логический элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй блоки индикации, первый и второй диоды, точка соединения катодов которых и второго входа логического элемента ИЛИ-НЕ является первым выходом адаптивного датчика, счетный триггер, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно вторым и третьим выходами адаптивного датчика.

Использование: для уменьшения температурной погрешности датчиков физических величин: микроперемещений, давлений, ускорений, сил, моментов. Сущность способа заключается в том, что в случае применения его для индуктивных и емкостных датчиков требуется преобразование изменения индуктивности при постоянной емкости или изменение емкости при постоянной индуктивности с применением повышающего LDC-моста в изменение потенциалов его выходной диагонали.

Изобретение относится к области автоматизации в машиностроении и предназначено для контроля положения и идентификации изделий с учетом их вида материала и термического состояния в автоматизированных высокопроизводительных производствах по сборке изделий.

Относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений с помощью преобразователя перемещения индукционного типа. Техническим результатом заявленного изобретения является существенное повышение надежности работы индукционного датчика положения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования движения тела человека. В первом варианте устройство выполнено с возможностью установки на голове пользователя в области его височной и/или жевательной мускулатуры и включает датчик Холла, по меньшей мере, один постоянный магнит, установленные с возможностью взаимного смещения в упруго деформируемом корпусе, и блок управления и обработки информации.
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проведения ресурсных и метрологических испытаний внутритрубных инспекционных приборов. Способ испытания внутритрубного испытательного прибора заключается в ведении его в контролируемый трубопровод через камеру пуска-приемки, затем перемещение его потоком перекачиваемого продукта по замкнутому кольцевому трубопроводу с направлением движения по часовой стрелке, с возможностью считывания информации о состоянии трубопровода и накопления информации о ее состоянии в бортовой памяти внутритрубного инспекционного прибора, соответствия между показаниями приборов и фактическими размерами дефектов. Причем количество пропусков внутритрубного инспекционного прибора по замкнутому кольцевому трубопроводу и скорость перемещения его зависят от диаметра трубопровода, после выполнения задания осуществляют остановку насосной станции, извлекают внутритрубный инспекционный прибор через камеру пуска-приемки, считывают информацию на внешний терминал, а затем на сервер для подготовки данных к интерпретации, расшифровывают, обрабатывают программой обработки данных, анализируют и представляют в виде отчета. Технический результат - аттестация и проверка внутритрубных инспекционных приборов, комплексная проверка функционирования всех узлов и систем приборов, проверка соответствия между показаниями приборов и фактическими размерами дефектов при различных скоростях движения снаряда. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в интегральных линейных и угловых акселерометрах и гироскопах в качестве датчика перемещений. Технический результат: повышение точности нулевого сигнала преобразователя перемещений. Сущность: магниторезистивный датчик содержит пластину проводящего монокремния, в которой с помощью анизотропного травления выполнен подвижный объект. На разных сторонах конца подвижного объекта размещены дискретные источники магнитного поля, которые расположены напротив четырехслойных магниторезистивных структур, размещенных на разных сторонах пластины проводящего монокремния. Четырехслойные магниторезистивные структуры состоят из первого свободного ферромагнитного слоя, второго проводящего немагнитного слоя, третьего зафиксированного ферромагнитного слоя и четвертого антиферромагнитного слоя. Два свободных и два зафиксированных ферромагнитых слоя соединены в четырехплечий мост. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов. Технический результат - повышение точности достигается тем, что устройство содержит генератор сверхвысокочастотных электромагнитных волн с частотой, управляемой модулирующим генератором линейно изменяющегося напряжения, подсоединенный через первый вывод делителя мощности и циркулятор к приемо-передающей антенне для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, смеситель, вычислительное устройство, являющееся выходным блоком, соединенное с выходом смесителя и с модулирующим генератором, вторую приемо-передающую антенну для излучения электромагнитных волн в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, соединенную со вторым выводом делителя мощности через первый умножитель частоты в N раз и второй циркулятор, выход которого соединен со вторым входом смесителя, при этом первый вход смесителя соединен со вторым выходом первого циркулятора через второй умножитель частоты в N раз. 1 ил.

Изобретение предназначено для использования в производстве полупроводниковых приборов, в частности для экспонирования рисунков на полупроводниковые пластины и иные мишени. Литографическая машина содержит систему (132) проекционного объектива для фокусировки одного или более экспонирующих пучков на мишень, подвижный стол (134) для транспортировки мишени (9), емкостную измерительную систему (300) для проведения измерений, связанных с расстоянием между последним фокусирующим элементом системы (104) проекционного объектива и поверхностью мишени (9), и блок управления (400) для управления перемещением подвижного стола (134) для регулировки положения мишени (9), по меньшей мере частично, на основании сигнала из емкостной измерительной системы. Емкостная измерительная система (300) содержит множество емкостных датчиков (30), каждый из которых содержит тонкопленочную структуру. Емкостные датчики и последний фокусирующий элемент (104) системы проекционного объектива установлены непосредственно на общем основании (112), и датчики расположены в непосредственной близости к краю последнего фокусирующего элемента системы проекционного объектива. Предложенное техническое решение обеспечивает повышение разрешающей способности и точности литографической машины. 15 з.п. ф-лы, 32 ил.

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и автоматики и может быть использовано в датчиках, обеспечивающих измерение различных физических величин. Датчик физических величин с потенциальным выходом содержит сенсор (1) с внутренней емкостью (2) и внутренним сопротивлением (3), подключенными по переменному току между выходом устройства (4) и общей шиной (5). Выход устройства (4) соединен с входом (6) дополнительного неинвертирующего усилителя тока (7) через дополнительный конденсатор (8), причем выход дополнительного неинвертирующего усилителя тока (7) связан по переменному току с выходом устройства (4). Технический результат заключается в повышении быстродействия датчика за счет минимизации влияния внутренней емкости 2 сенсора 1 на переходный процесс, связанный со «скачкообразным» изменением измеряемой физической величины. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройству (102), сконфигурированному для измерения геометрии мениска (132) текучей среды и реализуемому им способу измерения геометрии мениска. Данная группа изобретения позволяет более точно определять геометрию мениска сложных геометрических форм. Предложенное устройство содержит камеру текучей среды, содержащую первую электрически проводящую текучую среду (128) и вторую электрически изолирующую текучую среду (324). Эти текучие среды являются взаимно несмешивающимися и определяют между собой мениск (132) текучей среды. Кроме того, для управления геометрией мениска текучей среды имеются главный электросмачиваемый электрод (118) и вспомогательные электросмачиваемые электроды (120, 122, 124, 126). Сюда же включен источник (134) напряжения для подачи электрического напряжения между главным электросмачиваемым электродом и вспомогательными электросмачиваемыми электродами, а также измерительная схема (144) для раздельного измерения емкостей между главным электросмачиваемым электродом и по меньшей мере двумя из соответствующих вспомогательных электросмачиваемых электродов. С этой целью измерительная схема содержит преобразователь для демодуляции сигнала, представляющего упомянутые емкости. Указанное устройство реализует соответствующий способ измерения геометрии мениска. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предложенный способ относится к изготовлению инструмента измерительной техники для исследований профилей топографических особенностей гладкой поверхности - ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии. Согласно заявленному способу, подготавливают полупроводниковую пластину с вицинальной поверхностью, характеризуемой наличием верхней и нижней террас с непрерывным положительным градиентом высот. Пластину помещают в вакуум. Проводят термоэлектрический отжиг. Сначала через пластину пропускают постоянный электрический ток, вызывающий резистивный нагрев материала пластины до температуры активируемой сублимации атомов верхнего атомного слоя. Пропускают ток параллельно вицинальной поверхности между верхней и нижней террасами. Нагревают в течение заданного промежутка времени для появления на одиночных моноатомных ступенях участков с противоположным относительно начального, отрицательным, градиентом высот. Затем направляют на нагреваемую поверхность поток атомов того же сорта, что и материал пластины, сопоставимый или равный потоку атомов, убывающих с поверхности в процессе сублимации. Воздействуют потоком в течение промежутка времени, обеспечивающего формирование скоплений из участков одиночных моноатомных ступеней с противоположным относительно начального, отрицательным, градиентом высот, содержащих точно подсчитываемое количество близко расположенных моноатомных ступеней с противоположным относительно начального, отрицательным, градиентом высот. По обе стороны от скоплений сформированы террасы, обеспечивающие воспроизводимые и с высокой точностью измерения высоты рельефа поверхности. За счет этого достигают воспроизводимость измерений, повышение точности определения высоты особенностей рельефа, обеспечение заданной погрешности измерений, обеспечение возможности калибровки по калибровочным стандартам с одинаковой точностью. 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой систему измерения положения и предназначено для определения экстремального положения (xmin, xmax) управляющих стержней ядерной энергетической установки. Система включает канал, в котором перемещается стержень. На одном конце стержня расположен магнитный элемент, вдоль канала размещены сенсорные элементы - герконы, детектирующие магнитное поле с напряженностью выше порогового значения. Также система содержит индуктивную измерительную систему, которая включает индуктивные катушки и омический блок, образующий последовательное соединение с как минимум одной катушкой и схемное соединение с герконом. Схемным устройством шунтируется омический блок при замыкании геркона. Техническим результатом является повышение надежности и точности. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к измерительной технике. Сущность: определяют значения активной и индуктивной компонент напряжения на обмотке датчика в широком диапазоне частот. Находят оптимальную частоту питания обмотки из условия, что индуктивная компонента напряжения на обмотке линейно зависит от положения подвижного элемента и имеет лишь аддитивную составляющую температурной погрешности в рабочем диапазоне температур. На оптимальной частоте определяют активную и индуктивную компоненты напряжения на обмотке, преобразуют их в напряжения постоянного тока и формируют из них выходной сигнал. Устройство содержит обмотку на сердечнике в проводящем цилиндрическом корпусе, охватывающий его подвижный элемент в виде проводящей трубки и электронный модуль. Сердечник обмотки выполнен из немагнитного непроводящего материала. Обмотка питается напряжением определенной частоты. Электронный модуль содержит средства для выделения активной и индуктивной компонент напряжения на обмотке, преобразования их в соответствующие напряжения постоянного тока и формирования из них линейной комбинации, пропорциональной положению подвижного элемента, с коэффициентом, значение которого подбирается экспериментально. Технический результат: упрощение термокомпенсации индуктивного датчика положения, упрощение его конструкции и уменьшение его себестоимости. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений. Основная область применения: датчики положения в системах магнитного подвеса ротора. Технический результат: повышение помехозащищенности преобразователя и получение на выходе цифрового сигнала. Сущность: преобразователь содержит катушку индуктивности, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором, генератор прямоугольного напряжения, резистор, компаратор и источник опорного напряжения. Последовательно катушке включены генератор прямоугольного напряжения и резистор, один из выводов которого подключен к заземлению компаратора, а другой - к катушке и одному из входов компаратора. К другому входу компаратора подключен источник опорного напряжения. Полупериод напряжения генератора прямоугольного напряжения меньше трех электромагнитных постоянных времени катушки индуктивности при максимальной величине зазора сердечника. 1 ил.
Наверх