Метрологическое обеспечение производства и испытаний газотурбинных двигателей летательных аппаратов Иванов В.С. (1014177), страница 4
Текст из файла (страница 4)
8). Преобразователь состоит из каркаса, снабженного необходимой изоляцией, на который наматывается тонкая проволока из температуростабильного и износостойкого материала. По виткам такого преобразователя скользит легкая металлическая щетка-контакт, с помощью которой производится преооразо1ьапию и с'ь~я д>ск>»»->са а,о ° ч»~ »» ** > „ля наметки обычно используются сплавы из благородных и других метал- лов, например, сплав манганин или сплавы платины с иридием (90%РФ+ 10%1г).
Диаметр проволоки от 0,03 до 0,1 мм н больше. Соединяя щетку преобразователя через передаточный механизм с чувствительным элементом (мембраной, упругой пружиной), мы тем самым получаем возможность преобразовывать усилие или давление в электрический сигнал.
Следует отметить, что поскольку потенциометрический преобразователь обладает дискретностью, при переходе щетки с одного витка на другой происходит скачок напряжения, т. е. имеет место погрешность дискретности о о = — 100%, П к (лВ/В) (ЖЛ) (19) Для константана К = 2. где и. — число витков обмотки потенциометра. К бесконтактным относятся тензометрические (тензорезисторные) преобразователи (см. рис.
7„8), основанные на изменении сопротивления под действием его деформации от внешней силы — например, проволочный тензорезистивный преобразователь, который представляет собой тонкую проволочку, обычно пз сплава константана, уложенную петлями на тонкие основания (бумагу, пленку или какой-либо другой материал). В качестве связующего вещества используются различные клеи, цементы. Сопротивление такой проволоки обычно от 30 до 500 Ом при токе 10 — 100 мЛ. Диаметр проволоки от 0,02 до 0,05 мм. Если такой преобразователь закрепить на деформируемое основание и создать, например, растягивающее усилие, то начальное сопротивление проволоки В изменится на величину Ай.
Сопротивление будет меняться как за счет удлинения проволоки Л1, так и за счет сопротивления + ЛЛ. Такой преобразователь чувствителен и к сжатию. В этом случае сопротивление уменьшится на величину — ЛЯ (см. рис. 8). Чувствительность проволоки к деформации оценивается коэффициентом тензочувствительности Кроме проволоки тензометры изготавливают также из тонкой фольги (4 — 12 мкм), напыляют в виде пленок из металлических сплавов, применяют полупроводниковые материалы. Тензочувствительность полупроводниковых материалов в десятки и даже сотни раз вьипе, чем у металлов, однако они более чувствительны к температуре окружающей среды, что вызывает дополнительные трудности. Наиболее широкое применение тензорезисторы получили при исследовании деформаций различных конструкций, а также в приборах для измерений давлений и усилий (рис.
7, 9). Тензорезисторы обычно включаются в мостовую измерительную схему, используя при этом одно, два или все четыре активных плеча. В зависимости от применяемой аппаратуры мостовая схема питается напряжением У „постоянного или переменного тока, но чаще используется постоянный ток. Первоначальная балансировка моста может осуществляться дополнительными сопротивлениями, так чтобы выполнялось равенство В1 В = Я Л При этом в измерительной диагонали СД выходной сигнал будет равен нулю. При появлении деформации, создающей изменение сопротивлений, между точками СД появится выходное напряжение б Рис. 9. Принцнпиальнал схема термоэлектрических термопар Если необходимо воспользоваться активным сопротивлением для измерения температуры, в качестве исходного материа- 30 ла применяют обычно медь или платину (рис.
10), пользуясь известным соотношением В =Во 1+ оУ (20) где  — сопротивление при температуре Т;  — начальное сопротивление при температуре градуировки; а — температурный коэффициент сопротивления. 8 качестве резистивных преобразователей температуры используются и полупроводники (см. рис. 8). Индуктивные преобразователи основаны на изменении индуктивности (рис. 11).
Рассмотрим наиболее простой индуктивный преобразователь, состоящий из магнитопровода с обмотками 'И~, якоря и электрической цепи, питаемой переменным током. Индуктивность цепи, содержащей сердечник с железом и воздушный зазор, будет равна (21) В„26 В +— М. СТ ~т о где  — полное сопротивление магнитной цепи;  — магнитное сопротивление сердечника с железом; о — зазор; ~О— магнитная проницаемость воздуха. Для упрощения задачи можно считать, что 25 В (<— МС~ р Я о (22) поэтому 1~ Ро~ Л= 2о Таким образом, если зазор о равен нулю, то индуктивность Ъ велика, а ток в измерительной цепи, протекающий через сопротивление В, близок нулю.
Бсли якорь перемещать, увеличивая зазор о, сопротивление магнитной цепи растет, индуктивность Ъ при этом падает, а выходной сигнал увеличивается. Однако такой упрощенный м; ~ Ге моиндикато ы лаки. к аоки, ка андашн Гь~ Об ащенне спс альных линий Цветовые ни о мат и Рис. 10. Диапазоны использования средств измерений температуры преобразователь имеет ряд недостатков и применяется редко. Поэтому чаще используют дифференциальную схему. Преобразователь состоит из двух секций с обмотками И' и И'2, и, когда якорь находится в среднем положении и зазоры равны, дифференциальная схема симметрична и уравновешена, т.
е. точки 7 и у равны и противоположны по направлению. Если якорь переместить, симметрия схемы нарушается и в выходной цепи появляется напряжение, характеризующее перемещение якоря. Дифференциальная схема дает более линейную характеристику. Действие конденсаторных (емкостных) преобразователей основано на изменении электрической емкости конденсатора С с подвижной пластиной и зазором о (см. рис. 11): где е — диэлектрическая проницаемость; Я вЂ” площадь между пластинами. При перемещении одной из пластин изменится зазор о и емкость конденсатора С. Для питания конденсаторных преобразователей используются электронные схемы, работающие на повышенных частотах, с тем чтобы эффективно использовать небольшие по величине значения емкостей ~порядка нескольких десятков пикофарад).
Могут использоваться дифференциальные схемы и схемы, управляемые по частоте, когда конденсаторный преобразователь включается непосредственно в колебательный контур генератора, создавая на выходе сигнал, изменяемый по частоте. Применение конденсаторных преобразователей ограничивается наличием паразитных емкостей, искажающих результат измерений, хотя существуют способы снижения влияния этого фактора.
3. ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ Измерение давлений по газовоздушному тракту двигателя характеризуется большим числом точек измерений, широким диапазоном измерений величин и требованиями высокой точности Значительная часть измерений является промежуточным этапом для определения и расчета расхода воздуха. Кроме из- мерений давления воздуха и газа, измеряется давление топлива и масла. Для исследования газодинамической устойчивости измеряется пульсирующее давление в широком диапазоне частот. В общем случае различают абсолютное, избыточное и дифференциальное давление. Дифференциальное давление или перепад давлений измеряют как разность двух давлений, где одно давление измеряют относительно другого.
Давление по отношению к вакууму представляет собой барометрическое давление В„. Связь между абсолютным давлением Р,б,, избыточным Р, и барометрическим устанавливается формулой (24) абе изб + 0 Если измерение давлений производится в движущемся потоке, что имеет место при испытании двигателей, вводится понятие полного р и статического р давлений. Под полным давлением понимают давление адиабатически заторможенного потока, т. е. давление, которое испытывает плоское тело, поставленное перпендикулярно вектору скорости.
С~паппьчсскос давление определяется по воздействию на неподвижный плоский элемент, расположенный параллельно вектору скорости. Связь между этими величинами устанавливается формулой (25) сЪ' где — — скоростной напор; ~' — скорость; с — плотность среды. Применяемые средства измерений давлений весьма разнообразны: 1) пружинные (механические)манометры; 2) жидкостные пьезометры; 3) электромеханические (электрические и параметрические преобразователи потенциометрического, тензометрического, индуктивного и емкостного типов); 4) вибрационно-частотные; 5) с силовой компенсацией.
Этот перечень далеко не полный и отражает только основные типы средств измерений, применяемых при испытаниях ГТД. На рис. 7 приведены схемы классификации и основные погрешности преобразователей давлений и перепадов давлений, используемых при испытаниях ГТД В основу системы классификации положен принцип действия и схема преобразований давлений. Наиболее распространенными являются пружинные и жидкостные манометры. В пружинных манометрах в качестве чувствительного элемента, воспринимающего давление, используют различного вида мембраны, сильфоны, трубки Бурдона, соединенные с передаточным механизмом и отсчетным устройством, выполненным обычно в виде стрелки и шкалы. Точность их невысока (хотя существуют и образцовые манометры более высокого класса), но они чувствительны к вибрациям.
Из жидкостных манометров наиболее известны водяные пьезометры, набираемь~е в батареи из нескольких трубок для измерения перепадов давлений. Они обладают высокой точностью, но громоздки и неудобны в эксплуатации. Эти приборы были заменены более совершенными н удобными в эксплуатации электрическими средствами измерений давления с тензометрическими и индуктивными преобразователями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
