ПОРТАТИВНЫЙ КАЛИБРАТОР-ИМИТАТОР ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ПРОВЕРКИ МНОГОКАНАЛЬНОГО ОДНОСПЕКТРАЛЬНОГО ПИРОМЕТРА

Полезная модель относится к технике измерения температуры, а точнее к контрольно - проверочной аппаратуре, и может найти применение при градуировке и контроле параметров оптического пирометра газотурбинного двигателя, в частности, для определения зависимости сигнала пирометра в вольтах от температуры.
Процедура калибровки необходима для определения зависимости сигнала пирометра в вольтах от температуры. Известно, что оптический пирометр не дает истинного значения температуры. При этом длина волны монохроматического излучения, соответствующая определению яркостной температуры, заменяется эффективной длиной волны. Соответствие между яркостной температурой и значением выходного напряжения пирометра определяется при калибровке пирометра на калибровочном стенде.
При проведении измерений распределения температур по рабочим лопаткам турбин газотурбинного двигателя с помощью многоканального односпектрального пирометра необходимо производить их быструю проверку в стендовых условиях для подтверждения достоверности полученных данных. Стандартные средства калибровки в этих условиях неприемлемы из-за больших габаритов и массы, продолжительности проведения калибровки, а имитаторов реальных процессов, происходящих в газотурбинных двигателях не существует. Возникает потребность в создании портативного малогабаритного устройства, которое позволяло бы за ограниченное время в ходе испытаний газотурбинных двигателей произвести проверку основных параметров применяемого пирометра.
Известны устройства для градуировки пирометров по инфракрасному излучению, в которых в качестве излучателя применяются либо температурные лампы, либо модели абсолютно черного тела различной конструкции (см. О.А.Геращенко, справочник «Температурные измерения», Киев, 1984 г., стр.47 или А.Н.Гордов «Основы пирометрии», Москва, 1971 г., стр.259, патент на п.м. №34729 от 12.08.2003 г., «Устройство для поверки датчиков температуры по реперным точкам затвердевания чистых металлов» соавтры: Бородако В.П., Романов В.Б., Сахаров В.Б.).
Все эти устройства имеют большие габариты и массу, большую потребляемую мощность и не позволяют смоделировать быстропеременные процессы изменения излучения объекта, происходящие при реальном вращении нагретых лопаток турбин для контроля быстродействующих пирометров.
Наиболее близким аналогом по техническому решению данной задачи является авторское свидетельство №756942, МПК по кл. G01J 5/28 «Устройство для градуировки и контроля параметров пирометра газотурбинного двигателя», авт. Асланян Э.В., Кириллов Ю.А., Куманджиев К.В., Лебедев В.А., Парфенов Г.Б., Сафонов В.В., Струков В.Д., содержащее генератор пилообразного напряжения, схему сравнения, интегратор, схему автоматической регулировки усиления, соединенные последовательно, задатчик, выход которого соединен со вторым входом схемы сравнения, генератор шума и усилитель, соединенные последовательно, источник напряжения, выходы схемы автоматической регулировки усилителя, усилителя и источника напряжения соединены с входами блока управления и коммутации, управляющие выходы которого соединены с входами генератора пилообразного напряжения, схемы автоматической регулировки усиления и источника напряжения. Выход блока управления и коммутации соединен с входом сумматора и одним из входов блока управления, второй вход которого соединен с выходом фотоприемника, выход блока управления соединен с управляющим входом сумматора. Выход сумматора соединен со входом излучателя, а также является электрическим выходом устройства.
Недостатком данного устройства является то, что в качестве излучателя применен один светодиод, что не позволяет проводить быструю проверку многоканальных пирометров, которая требует изменения позиционирования линий визирования отдельных каналов относительно излучателя.
Технической задачей заявляемого решения является создание устройства позволяющего проведение быстрой проверки многоканальных односпектральных пирометров в стендовых условиях, включающей калибровку на средней точке температурного диапазона измерений пирометра 900°С, а также контроль работоспособности пирометрической системы в целом при помощи имитации реальных процессов, происходящих в турбине высокого давления газотурбинных двигателей, в том числе присутствие паразитного излучения от сажистых частиц.
Технический результат в предлагаемом устройстве достигается тем, что портативный калибратор - имитатор для экспресс - проверки многоканального односпектрального пирометра, содержащий задатчик, генератор пилообразного напряжения, связанный выходом с одним из входов сумматора, и излучатель, причем он дополнительно содержит переключатель режимов работы, генератор стабильного тока и генератор помех, делитель частоты, формирователь синхроимпульсов и источник батарейного питания с контроллером питания причем выход задатчика через генератор стабильного тока подключен к одному из входов переключателя режимов работы, выход которого соединен с блоком светодиодных излучателей, а второй вход переключателя режимов работы соединен с выходом блока сумматора, один из входов которого подключен к генератору помех, а второй вход соединен с одним из выходов генератора пилообразного напряжения, выход которого через делитель частоты подключен к входу формирователя синхроимпульсов, а контроллер питания связан с источником батарейного питания, питающий электронные узлы калибратора.
На фиг.1 представлена блок - схема предлагаемого портативного калибратора - имитатора.
На фиг.2 представлен в изометрии блок светодиодных излучателей с оптическим зондом калибруемого пирометра.
Блок - схема содержит задатчик 1, связанный с генератором стабильного тока 2, выход которого через переключатель режимов работы 3 соединен с блоком светодиодных излучателей 4, выход которого является оптическим выходом устройства, излучение которого является входным сигналом калибруемого пирометра, генератор пилообразного напряжения 5, один выход которого подключен к сумматору 6, соединенному с генератором помех 8, а второй через делитель частоты 7 к формирователю синхроимпульсов 9, выход которого является электрическим выходом устройства и синхронизации всей системы пирометра, контроллер питания 10, связанный с источником батарейного питания 11, который запитывает электронные узлы калибратора. Контроллер питания 10 управляет режимами питания всех узлов устройства и сигнализирует о разряде батарейного источника питания 11.
Блок светодиодных излучателей с оптическим зондом калибруемого пирометра 15 состоит из корпуса 12, зажимных винтов 13 и светодиодов 14. Устройство вырабатывает два типа сигнала: оптическое непрерывное или импульсное излучение с длиной волны 0,9 мкм, которое является исходным для проверки оптико-электронного тракта пирометра, и электрический импульсный сигнал для синхронизации работы всей пирометрической измерительной системы.
Устройство может работать в двух режимах: калибратора или имитатора в зависимости от положения переключателя. В режиме калибратора задатчик 1 совместно с генератором стабильного тока 2 устанавливает калиброванный ток для каждого канала пирометра, который через переключатель 3 поступает на блок светодиодных излучателей 4. При этом светодиоды преобразуют ток протекающий через них в инфракрасное излучение, которое поступает на калибруемый пирометр 15. По выходному сигналу пирометра производится настройка (калибровка) каждого канала фотоэлектронных усилителей пирометра согласно методике калибровки.
В режиме имитатора на блок светодиодных излучателей 4 через переключатель 3 от сумматора 6 поступает смесь сигналов генератора пилообразного напряжения 5 и генератора помех 8. На оптическом выходе блока излучателей образуется пульсирующий световой поток приближенный к реальным процессам, происходящих в газотурбинных двигателях, т.е к излучению вращающихся лопаток турбины подмешивается паразитное излучение от несгоревших частиц топлива (светящейся сажи) в виде помех. С помощью настройки проводится отстройка от этих помех.
В блоке светодиодных излучателей 4 используются три светодиода 14, выходные апертуры которых перекрывают входную апертуру оптического зонда 15, что гарантированно обеспечивает необходимые параметры калибровки.
При проведении проверки многоканального односпектрального пирометра оптический зонд 15 вставляется в корпус 12 и фиксируется зажимными винтами 13, при этом излучение от светодиодов 14 попадает во входное отверстие оптического зонда 15. В блоке светодиодных излучателей 4 используются всего три светодиода 14, выходные апертуры которых перекрывают входную апертуру оптического зонда 15, что гарантированно обеспечивает необходимые параметры калибровки.