Метрологическое обеспечение производства и испытаний газотурбинных двигателей летательных аппаратов Иванов В.С. (1014177), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Точное знание частотно-фазовых характеристик не всегда является обязательным условием. Это необходимо и интересно тогда, когда исследуются поля каких-либо динамических процессов с помощью нескольких датчиков, установленных в изучаемом простпанстве. напвимеР, пРи исследовании явлений вибрационного горения в камере сгорания. Снятие амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик представляется достаточно сложной задачей, связанной с применением специальной аппаратуры. Так, например, для ис следования преобразователей переменных давлений используются различные устройства типа сирены с диском-прерывателем, приводимым во вращение электрическим мотором.

Измерение частоты пульсаций давления производится путем изменения его частоты вращения. Обычно трудности возникают из-за несиносуидальности получаемых пульсаций давлений и непостоянства амплитуды этих пульсаций при изменении частоты. Для устранения указанных недостатков эти установки усложняются различными конструктивными элементами, а также путем установки дополнительного эталонного преобразователя, характеристики которого-заранее известны. Современные установки для динамической градуировки вибродатчиком включают в себя даже лазерные виброметры, работающие с высокой точностью. Измерительные преобразователи могут включаться в самые различные комбинации, образуя сложные системы. Для упрощения анализа систем могут быть обобщены свойства отдельных преобразователей н представлены в виде типовых динамических звеньев. В табл.

3 перечислены некоторые из них с указанием динамических характеристик. Простейшими являются пропорциональные безынерционные звенья, передаточная функция которых может быть представлена постоянным коэффициентом К. Практически это может быть потенциометрический (реостатный) преобразователь, входной величиной которого является перемещение скользящего контакта, а выходной — напряжение У .

К этому типу звеньев могут быть отнесены и различные электронные и даже механические элементы, если их инерционные свойства незначительны по сравнению с другими параметрами системы. Апериодические (инерционные) звенья наиболее широко встречаются на практике, например, ВС вЂ” цепочка, или в упрощенном представлении — термопара. Колебательные звенья более сложны и в электрической интерпретации представляют цепочку элементов В, С, Х,; в механическом исполнении — это механизм, обладающий массой, упругим элементом, демпфирующей средой. Следует отметить, что передаточная функция колебательного звена имеет второй порядок. При определенных параметрах, при степени успокоения р = 1 имеет место крити- тельной системы.

Однако в общем можно сказать, что отрицательная обратная связь, когда она вычитается и уменьшает входной сигнал, действует стабилизпрующе и, наоборот, положительная обратная связь, суммируясь с входным сигналом, вызывает неустойчивость и колебательность. Диапазон частот для динамических измерений достаточно широк: от единиц или долей герца при исследовании устойчивости и процесса запуска двигателя до десятков килогерц при исследовании вибрационных и акустических явлений. Аналоговые и дискретные измерения Процесс измерений может быть трактован как процесс приема и преобразования информации об измеряемой величине с целью получения количественной информации в нужной форме.

В связи с развитием вычислительной техники, средств связи и математических методов обработки информации открылись новые возможности в кодировании информации и ее передачи на большие расстояния без потерь. Методы кодирования и дискретизации информации успешно применяются не только в телеметрических, но и в локальных системах измерения, в пределах одного предприятия и даже одного испытательного стенда. Широко используются индивидуальные измерительные приборы: цифровые вольтметры, частотомеры„хронометры и пр.

Большую роль в обосновании дискретных методов измерения и передачи информации сыграли теоретические работы академика В.А. Котельникова. Сформулированная им теорема обосновывает возможность представления непрерывного сигнала Х~~) в виде дискретных во времени отсчетов Х~, ..., Х,. и устанавливает связь между интервалами дискретизации Лй и максимальной частотой исходного непрерывного сигнала Х(Р), т. е. дается возможность такого выбора интервалов или частоты дискретизации, при которых будет возможно восстановить интересующую нас функцию Х(й) (рис.

5). Приведем без доказательства формулировку теоремы В.А. Котельникова: "Если функция ~® не содержит частот выше ~„,~, то она пол- ностью определяется своими мгновенными значениями в момен- ты времени, отстоящими друг от друга на интервалы времени С математической точки зрения, это означает, что функцию можно вычислить, пользуясь дискретными значениями Х1, ..., Х,, если соблюдается условие (18).

Рис. Б. Дискретизация непрерывной функции Физически теорему Котельникова можно интерпретировать с помощью некоторого преобразователя АДП, создающего импульсы бесконечно-малой длительности с амплитудами Х, ..., Х,, соответствующими мгновенным значениям непрерывной функции Х(~), и идеального фильтра нижних частот (ИФН~1), на выходе которого восстанавливается исходная непрерывная функция ~рис. 6). Упрощенная трактовка теоремы Котельников сводится к тому, что синусоидальный сигнал определенной частоты может быть восстановлен по двум точкам отсчета Х за период этого сигнала. Однако практически это сделать трудно. Прежде всего реальные сигналы имеют очень широкий спектр частот, и для восстановления сигнала на основе теоремы Котельникова требуется большой объем вычислений.

Поэтому часто прибегают к интерполяции, соединяя отдельные точки кривой исследуемого процесса прямыми линиями или заменяя их криволинейными участками ~линейная, параболическая интерполяция и пр.). При этом число отсчетов амплитуд возрастает, но их обработка упрощается. Если требуется частотный анализ, то динамический процесс записывается на магнитную ленту, а затем исследуется с помощью анализаторов спектра и корреляторов.

1 6)чзх=. 2Л Рис. 6. Физическая интерпретация теоремы Котельникова'. АДП вЂ” импульсный преобразователь; ИФНЧ вЂ” идеальный фильтр низких частот Методы измерений могут быть различными: метод непосредственной оценки, дифференциальный, компенсационный ~нулевой), совпадения (стробоскопический). Рассмотрим кратко на примерах сущность этих методов. Метод непосредственной оценки подразумевает прямое преобразование измеряемой величины и получение результата. Примером может служить пружинный динамометр, к которому прикладывается измеряемое усилие Р, растягивающее пружину. Измеряемое значение может быть отсчитано по стрелке, закрепленной на пружине, и шкале, расположенной вблизи этой стрелки. Важно отметить, что для точного получения результата измерений пружина должна быть предварительно аттестована путем приложения к ней образцовых грузов.

Дифференциальный метод подразумевает использование разности двух сигналов, получаемых от измеряемого сигнала и некоторого постоянного опорного источника. Используется как одно из средств повышения точности и расширения диапазона измерения. Дальнейшим развитием дифференциального метода является компенсационный метод, его также иногда называют нулевым пли балансным. При компенсационном методе также используется два сигнала, причем один из них, компенсационшдй, регулируется вручную пли автоматически до тех пор, пока разность между сигналами не станет равной нулю, т.

е. до тех пор, пока в измерительной цепи не будет достигнут баланс. Измеряемое значение, которое заранее точно отградуировано, будет определяться по величине компенсационного сигнала. Зтот метод измерения считается наиболее точным. Метод совпадения может быть проиллюстрирован на примере измерения частоты вращения с помощью стробоскопа. В данном случае па измеряемыи об"ьект> например> вал двигателя> снабженный механически нанесенными метками, направляется свет стробоскопической лампочки, питаемой от звукового генератора. При совпадении частот вращения и частоты мигания лампочки метки рассматриваются как неподвижные, и в этот момент фиксируется нужная частота. Однако этот метод не пригоден для изучения динамических процессов, хотя на установившихся режимах дает точный результат.

Измерительные преобразователи Преобразователи неэлектрических величин в электрические делятся на параметрические и генераторные. Рассмотрим параметрические преобразователи, основанные на изменении параметров электрической цепи. Преобразователи, основанные на измерении активного электрического сопротивления, называют резисторными преобразователями или преобразователялюи сопротивления. Они могут быть контактными, выполненными в виде миниатюрного реостата (потенциометра), и бесконтактными (рис. 7). Резистивные потенциометрические преобразователи преобразуют линейное или угловое перемещение в электрические сигналы (рис.

Характеристики

Список файлов книги