ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛОПАТОК РОТОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и может быть использована для бесконтактного измерения температуры лопаток ротора газотурбинного двигателя и управления температурным режимом авиационной силовой установки.
Известно измерительное устройство для контроля температуры рабочих лопаток ротора газотурбинного двигателя (GB, патент, 2177196, Кл. G01J 5/30, 1987), содержащее оптическую головку, укрепленную на корпусе, волоконный световод, связывающий оптическую головку и электронный блок с приемником излучения, усилителем и фильтрующими элементами.
Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности по отображению измеряемой температуры и недостаточная точность вследствие влияния помех.
За прототип принято измерительное устройство для контроля температуры рабочих лопаток ротора газотурбинного двигателя (RU, патент, 53007, Кл. G01J 5/10, 2006), содержащее последовательно соединенные оптическую головку, волоконный световод и электронный блок, состоящий из фотодиода и усилителя сигналов.
Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности по отображению измеряемой температуры вследствие того, что при настройке устройства на определенный диапазон температур возникают погрешности в случае расширения этого диапазона измеряемых температур.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в увеличении точности измерения за счет подбора диапазонов измерений с помощью усилителя сигналов и нормирующего усилителя, управляемых микроконтроллером, и расширении функциональных возможностей.
Поставленная задача решается за счет того, что в информационно-измерительной системе контроля температуры лопаток ротора газотурбинного двигателя, содержащей последовательно соединенные оптическую головку, волоконный световод и электронный блок, состоящий из фотодиода и усилителя сигналов, в отличие от прототипа, дополнительно введены нормирующий усилитель, микроконтроллер и блок управления и обработки информации, состоящий из пульта оператора, индикатора и ЭВМ, и два устройства сопряжения с ЭВМ и микроконтроллером, при этом пульт оператора и индикатор соединены с микроконтроллером, а управляющие выходы микроконтроллера соединены с нормирующим усилителем и усилителем сигналов.
На фиг. изображена блок-схема заявляемой информационно-измерительной системы контроля температуры лопаток ротора турбины газотурбинного двигателя.
Заявляемая система содержит оптическую головку 1, состоящую из инфракрасно прозрачного стекла 2 и объектива 3, одновременно выполняющего функции полосового фильтра частот. Внутри оптической головки введен входной торец 4 волоконного световода, выполненного в виде волоконно-оптического кабеля 5.
С помощью волоконно-оптического кабеля 5 из зоны, близкой к лопаткам ротора, удален электронный блок 6, внутрь которого введен выходной торец 7 волоконно-оптического кабеля 5. С торцом 7 волоконно-оптического кабеля 5 оптически связан фотодиод 8. За ним следуют последовательно соединенные усилитель сигналов 9, нормирующий усилитель 10, микроконтроллер 11. Выходы микроконтроллера 11 соединены с усилителем сигналов 9 и нормирующим усилитель 10.
Микроконтроллер 11 также соединен с составляющими частями блока управления и обработки информации 12, а именно с пультом оператора 13, жидкокристаллическим индикатором 14 и через устройство сопряжения 15 с ЭВМ 16.
Для сопряжения с внешними устройствами ЭВМ 16 через устройство сопряжения 17 имеются канал внешней связи 18 и управляющий выход 19, который, в свою очередь, соединен с газотурбинным двигателем 20.
Заявляемая информационно-измерительная система контроля температуры лопаток ротора газотурбинного двигателя работает следующим образом.
Излучение от лопатки проецируется оптической головкой 1 через инфракрасно прозрачное стекло 2 и объектив 3, одновременно выполняющий функции полосового фильтра частот, на входной торец 4 волоконно-оптического кабеля 5. Излучение с выходного торца 7 волоконно-оптического кабеля 5 преобразуется в электрический сигнал фотодиодом 8. Далее он усиливается усилителем сигналов 9.
Нормирующий усилитель 10 предназначен для приведения сигнала к значению, обеспечивающему оптимальное использование динамического диапазона аналогово-цифрового преобразователя, встроенного в микроконтроллер 11.
Микроконтроллер 11 обрабатывает полученный сигнал согласно программе «Обработка информации с выхода датчиков для коррекции погрешностей», на которую получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008611288, и выдает управляющий сигнал для подстройки необходимого диапазона измерения температуры на усилитель сигналов 9 и нормирующий усилитель 10.
С выхода микроконтроллера 11 электрический сигнал, пропорциональный истинной температуре лопатки ротора газотурбинного двигателя, поступает на жидкокристаллический индикатор 14, который отображает его в цифровом виде. Также с выходов микроконтроллера 11 поступают управляющие сигналы на усилитель сигналов 9 и нормирующий усилитель 10 для установки необходимых диапазонов измерений.
С помощью пульта оператора 13 можно включить/выключить информационно-измерительную систему и управлять настройкой диапазонов температур и характеристик материалов объектов измерения.
Через устройство сопряжения 15 микроконтроллер 11 и ЭВМ 16 производят обмен получаемой информацией. Далее с ЭВМ 16 необходимая информация может быть передана далее через канал внешней связи 18, а управляющий сигнал 19 - на соответствующий регулятор объекта измерения (газотурбинный двигатель) 20.
Таким образом, использование подобной структуры информационно-измерительной системы приводит к увеличению точности измерений за счет подбора диапазонов измерений с помощью усилителя сигналов и нормирующего усилителя, управляемых микроконтроллером, и расширению функциональных возможностей.