Фазогенераторный датчик контроля высокоскоростных электропроводящих объектов : на примере турбомашин

• Автор: Милюшин, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ ОБЪЕКТЫ И ДАТЧИКИ ИХ КОНТРОЛЯ
1Л Общее представление о контролируемых объектах
1.2 Турбомашины как объект контроля
1.3 Дискретно-фазовый метод контроля колебаний лопаток
1.4 Импульсные датчики, применяемые в ДФМ
1.5 Погрешности импульсных датчиков
1.6 Требования к датчику контроля лопаток
1.7 Обоснование выбора фазогенераторного датчика
1.7.1 Анализ автогенераторных датчиков
1.7.2 Принцип действия фазогенераторных преобразователей
1.7.3 Принципы построения известных вариантов ФГП
1.7.4 Переходные характеристики ФГП известных решений
Выводы к главе
ГЛАВА 2 СИНТЕЗ ФАЗОГЕНЕРАТОРНОГО ДАТЧИКА
КОНТРОЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ОБЪЕКТОВ
2.1 Разработка принципа построения датчика
2.1.1 Теоретические предпосылки увеличения быстродействия

2.2 Принцип построения быстродействующего ФГП
2.3 Разработка математической модели
2.3.1 Свойства, допущения и ограничения обобщенной модели
2.3.2 Обобщенная математическая модель
2.3.3 Гармонизированная математическая модель
2.4 Разработка быстродействующего датчика
2.4.1 Структурная схема на основе обобщенной модели
2.4.2 Структурная схема на основе гармонизированной модели
2.4.3 Принципиальная электрическая схема
Выводы к главе
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОГЕНЕРАТОРНОГО ДАТЧИКА И ПРИМЕРЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСТРОЙСТВАХ КОНТРОЛЯ ТУРБОМАШИН
3.1 Статическая характеристика датчика
3.1.1 Допущения и ограничения
3.1.2 Основные соотношения в ЬС-автогенераторе на
логических КМОП элементах
3.1.3 Аналитическое выражение статической характеристики
3.1.4 Графический вид статической характеристики
3.2 Анализ статической характеристики
3.2.1 Влияние удельного сопротивления ВЭПО
3.2.2 Рабочий диапазон частот
3.2.3 Задержка срабатывания
3.2.4 Максимальная погрешность формирования временного интервала
3.2.5 Расстояние срабатывания
3.2.6 Влияние токоограничительного сопротивления
3.2.7 Линейная разрешающая способность
3.2.8 Уровень аналогового компарирования
3.3 Рекомендации по назначению параметров конструкции
датчика
3.4 Применение фазогенераторного датчика в устройствах
контроля колебаний лопаточных венцов турбомашин
3.4.1 Устройство контроля колебаний лопаток турбомашин

3.4.2 Устройство контроля амплитуды колебаний
бандажированных рабочих лопаток
Выводы к главе
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОДТВЕРЖДЕНИЮ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ФАЗОГЕНЕРАТОРНОГО ДАТЧИКА И ОЦЕНКЕ ЕГО МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
4.1 Цели и задачи проведения экспериментальных исследований
4.2 Проверка разработанного принципа построения ФГП
4.3 Исследование зависимости коэффициента связи от
расстояния до объекта контроля
4.4 Определение линейных характеристик срабатывания
4.5 Исследование статической характеристики
4.6 Электронный метод определения динамических
характеристик
4.7 Исследование динамических характеристик датчика
4.8 Исследование влияния токоограничительного
сопротивления на характеристики ФГП
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Литература
Приложение А (обязательное) Результаты многократных измерений двойной амплитуды напряжения на плоском контуре при различных расстояниях между торцем контурной
катушки индуктивности и плоским контуром
Приложение Б (обязательное) Коэффициент связи. Метод наименьших
квадратов
Приложение В (обязательное) Результаты многократных измерений
расстояний срабатывания датчика

По виду соотношение (12) представляет собой уравнение колебаний с час-
(о. + а „ „ „ - со, „
тотои ю0 = ——- и ампплитудои, изменяющейся с частотой —В зависимости от режима взаимодействи связанных контуров (асинхронного; в окрестности режима бифуркации колебаний; синхронного режима) переходные процессы при ступенчатом воздейсвтии будут иметь колебательный, критичесий либо апериодический характер. Время установления стационарного состояния зависит от режима взаимодействия колебательных контуров и минимально в области режима бифуркации, где активная и реактивная энергии взаимодействия близки по значению. Данный режим колебаний характеризуется макисмальной чувствительностью, однако при этом он характеризуется так же и максимальной амплитудной модуляцией [92]. Поэтому ФГП данного вида могут применяться только для контроля медленных процессов.
Переходная характеристика мультипликативного варианта ФГП определяется соотношением [79]:
Мхрего], (п)
где п — коэффициент мультипликации, £ « 1 - обобщенный параметр условия малости синхронизирующего сигнала, Аа> - полоса девиации частоты, ю0- резо-нансная час юта.
На рисунке 11 представлен пример теоретических переходных характеристик мультипликативного варианта ФГП для трех значений коэффициента мультипликации. Очевидно, что длительность переходного процесса зависит от коэффициента мультипиликации п - с увеличением п длительность переходного процесса увеличивается.
Ввиду сложности структурной схемы комбинационных преобразователей теоретическая оценка их быстродействия осуществляется путем численного моделирования. В [73] представлены результаты математического моделирования в среде МАТЬАВ одной из структурных схем комбинационного ФГП с полосоны-