14.Оптический пирометр в гтд

Пирометр спектрального отношения разработан для измерения температуры газового потока, состоящего из продуктов сгорания углеводородных топлив, в диапазоне 1500-2500К по излучению паров воды в близкой ИК-области спектра, а также для измерения температуры раб.лопатки Т. Практическое применение нашел яркостный метод. Измеряемая температура усредняется по линии наблюдения пирометра и, как правило, близка к максимальной. Градуировка пирометра осуществляется экспериментально-расчетным путем с использованием данных по средним коэффициентам поглощения паров воды и спектральным характеристикам каналов пирометра. Погрешность измерений - менее 4% на уровне 2000К. Область применения - диагностика высокотемпературных газовых потоков при испытаниях модельных и натурных камер сгорания. Преимущества пирометров: возможность погружения и поворота позволяют определить практически полное температурное поле рабочей лопатки турбины. Разрабатывается низкотемпературный пирометр для измерения температуры в диапазоне 200...500^oC. Погрешность измерения таких температур оценивается в +-15^oC.

Требования к пирометру:

1. высокая точность (порядка +-10⁰С в диапазоне 700..1000⁰С)

2. малая постоянная времени

3. малый вес и габариты

4. выдерживать жесткие условия работы

5. промежуточная среда м/у пирометром и объектом не должна оказывать влияния на результаты.

Основной задачей при выборе метода является выбор фотоприемника. В качестве фотоприемника применяют кремниевый фотодиод, т.к. он обладает наибольшей относительной спектральной чувствительностью.

  I=S*Ф

Uвых=I*Roc

Еs=С1*λ^-5*е^-(С2/λ*Т)-энергия, излучаемая нагретым телом.

Е= Еs*ε, где Е-энергия воспринимаемая фотоприемником, ε-коэф-т излуч. спо-сти

где Ф-световой поток, падающий на пов-ть,ω-телесный угол.

где А-коэф-т

К1-харак-ет пропускную способность оптической средым/у лопаткой и фотоприемником;

К2-характеризует изменение расст-ия и углов ?визирования? м/у пов-тью РЛ и и осью фотоприемника

К3-коэф-т пропускания оптики

К4-коэф-т закопчения защитного стекла.

Вых. Сигнал пирометра может характеризовать температуру максимально перегретой лопатки, среднюю максимальную температуру, среднее значение тем-ры, ср линейную температуру.

15.Тахометры.

Приборы, предназначенные для измерения частоты вращения, называются тахометрами. Тахометры применяются для измерения частоты вращения вала двигателя и его агрегатов. По величине частоты вращения можно судить о тяге и о динамической и тепловой напряженностях.

Наибольшее распространение получили следующие методы измерения частоты вращения по принципу действия чувствительного элемента ЧЭ:

- центробежные, в которых ЧЭ реагирует на центробежную силу, развиваемую неуравновешенными массами при вращении вала;

- магнитоиндукционные, основанные на зависимости наводимых в металлическом теле вихревых токов от частоты вращения;

- электрические постоянного, переменного или импульсного тока, основанные на зависимости генерируемого напряжения от частоты вращения;

- фотоэлектрические, основанные на модуляции светового потока вращающимися элементами и др.

Центробежные тахометры выполняются в двух вариантах: конический (рис.1 а) и кольцевой (рис.1 б).

Рис.1 а – конический тахометр; б – кольцевой тахометр; 1- муфта; 2- пружина

Центробежные тахометры развивают большое перестановочное усилие, поэтому применяются в качестве датчиков в регуляторах частоты вращения. Недистанционность центробежных тахометров, значительные погрешности и технологические трудности привели к тому, что эти приборы в авиации не применяются, хотя в других подвижных объектах они находят широкое применение.

Магнитоиндукционные тахометры бывают двух типов: с цилиндрическим ЧЭ (рис.2 а) и с дисковым ЧЭ (рис. 2 б).

Рис. 2 а – тахометр с полым цилиндром; б – тахометр с диском; 1 – магнит; 2 – чувствительный элемент; 3 – термомагнитный шунт; 4 – магнитопровод.

Погрешности тахометра возникают из-за непостоянства магнитной индукции в зазоре В, сопротивления рамки R_р и внутреннего сопротивления якоря R_B Уменьшение погрешности, вызванной изменением В, достигается применением термомагнитного шунта. Для уменьшение погрешности от непостоянства R_р применяется добавочное сопротивление R_Д и другие схемы компенсации.

Электрические тахометры постоянного тока (рис. 3) включают тахогенератор постоянного тока и гальванометр.

Рис. 3. а – тахогенератор ; б – тахометр постоянного тока:1 – магниты; 2 – обмотка якоря; 3 – коллектор.

Тахогенераторы бывают двух типов: с ограниченным (рис.3 а) и неограниченным (рис.3 б) углом поворота ротора.

Тахогенератор с ограниченным углом поворота выполняется с неподвижной статорной обмоткой, внутри которой помещается постоянный магнит, связанный с валом, скорость вращения которого контролируется. Тахогенераторы подобного типа применяются в качестве датчиков угловой скорости и скоростной обратной связи в системах управления полетом. Достоинство их – отсутствие коллектора и щеток.

Тахометр постоянного тока состоит из тахогенератора с неограниченным углом поворота ротора и гальванометра. Основными элементами тахогенератора являются постоянные магниты 1 с соответствующими магнитопроводами, обмотка якоря 2 и коллектор со щетками 3.

В тахометрах переменного тока тахогенератор состоит из вращающегося постоянного магнита и статорной обмотки. ЭДС тахогенератора равна

(2.7)

Отсюда следует, что измерение угловой скорости можно осуществить как путем измерения частоты переменного тока (равной частоте вращения) (рис. 4 б), так и путем измерения величины напряжения(рис. 4 в). Поскольку частота переменного тока равна частоте вращения вала, то первый способ измерения; имеет бесспорные преимущества перед вторым.

Среди тахометров переменного тока особое место занимают индукционные тахометры. Тахогенератор такого прибора (рис. 5); представляет собой электрическую машину асинхронного типа, состоящую из внешнего 1 и внутреннего 2 магнитопроводов, в зазоре между которыми располагаются статорная обмотка 3 (состоящая из обмотки возбуждения и сигнальной обмотки) и алюминиевыми тонкостенный ротор 4, выполненный в виде цилиндра. Оси обмоток (катушек) возбуждения и сигнальной взаимно перпендикулярны.

Рис. 5. 1,2 - магнитопроводы; 3 – обмотка; 4– ротор;

Цифровой тахометр. В последнее время широкое распространение получили тахометры с цифровой частью, то есть цифровые тахометры. Они строятся на основе тех же датчиков, что и аналоговые, добавляется только цифровая часть.