1.3. Измерение основных параметров (давления, пульсации, вибрации, деформации и т.П.).

Измерение давлений

Давление является основным параметром, отражающим характер процессов, протекающих в КС РДТТ, в агрегатах двигательной установки и в стендовых устройствах. Условия стендовых измерений давления отличаются большим разнообразием:

• по частотному спектру исследуемых параметров (давления на установившемся режиме и пульсации давления);

• по свойствам исследуемой среды (давление продуктов сгорания в КС и давление рабочей среды в рулевых приводах);

• по воздействию вибраций на первичные преобразователи;

• по давлению окружающей среды (в условиях Земли и в условиях высотности);

• по температуре исследуемой среды.

Этим и определяется большое разнообразие средств, используемых при измерении давлений. Измерение давлений в настоящее время производится в основном электрическими методами. Общим для всех применяемых методов является то, что воздействие давления на чувствительный элемент вызывает его деформацию, которая преобразуется в электрический сигнал либо путем изменения параметров электрической цепи: омического сопротивления, индуктивности, емкости, частоты переменного тока, либо путем генерирования энергии. В настоящее время широкое распространение получили методы, основанные на изменении омического сопротивления (тензорезисторный и потенциометрический), частоты переменного тока (частотные), на использовании прямого пьезоэлектрического эффекта (пьезоэлектрические). Другие методы находят ограниченное применение либо в связи со сложностью эксплуатации в условиях стенда, либо в связи с большим влиянием разного рода дестабилизирующих факторов на результаты измерений и как следствие их низкой точности.

Измерение деформаций

В практике ОСИ РДТТ широкое распространение получил тензорезисторный метод измерения деформаций, основанный на применении проволочных тензорезисторов. В качестве материала проволоки тензорезисторов используются константан, нихром, элинвар, адванс и реже платиноиридиевый сплав — карм и изоэластик; в качестве основы — пленки различных термостойких клеев и лаков (например, пленки из бакелитовых смол), бумага (ткань) из кварцевого волокна и некоторые другие материалы [26]. Особенностью работы тензорезисторов в условиях испытаний РДТТ является то, что их часто устанавливают на элементах, подверженных нагреву. Повышение температуры приводит к изменению со­противления тензорезистора, что обусловливает появление значительной погрешности измерения деформаций. Изменение температуры приводит также к дополнительным погрешностям, связанным с различием коэффициента линейного расширения материала исследуемой детали, клеевого слоя, основы и проволоки, а также с тепловой инерцией самих преобразователей. В целях ослабления влияния температуры на контролируемую поверхность наклеиваются два тензорезистора, соединенных по схеме полумоста, под­ключаемого к тензостанции: один — рабочий, направление проволок которого совпадает с направлением измеряемой деформации, другой — компенсационный, с ориентацией в перпендикулярном направлении. Такая схема подключения позволяет также уменьшить и влияние поперечной чувствительности тензорезистора. Дополнительная погрешность вызывается также явлением ползучести. Снизить эту погрешность можно соответствующим выбором материала основы и состава клея. Измерение деформаций во всех случаях должно проводиться с учетом конкретных условий работы первичных преобразователей (тензорезисторов). Погрешность измерения деформаций не превышает ±5 % [1].

Регистрация быстропротекающих характеристик — акустических колебаний и вибраций

В процессе ОСИ кроме рассмотренных производится измерение и ряда других параметров: вибрации, перемещения элементов конструкции, параметров ОУ, дискретные временные параметры, акустические и электромагнитные колебания и др. Дадим краткую характеристику этим измерениям.

Вибрации элементов конструкций. Основными параметрами вибраций, измеряемыми в процессе ОСИ, являются частота и амплитуда вибрационных ускорений. Измерения проводят пьезоэлектрическими акселерометрами, у которых собственная частота колебаний на порядок (и более) выше частоты вибраций.

Перемещения элементов конструкции. Выбор того или иного метода измерений зависит от пределов и характера изменения контролируемой величины. Большие перемещения, например, относительные перемещения переднего и заднего днища двигателя, возни­кающие при нагружении, и вызываемая им деформация корпуса, целесообразно измерять потенциометрическим методом. Малые перемещения (величина раскрытия стыка, перемещения раскрепляющих манжет и т. п.) следует измерять тензорезисторным методом. Для расширения пределов измерения деформаций тензорезисторными преобразователями часто используют специальные механические масштабирующие устройства (П-образные и кольцевые скобы, устройства с рычажными передачами и т. д.).

Параметры ОУ\ При функционировании ОУ в зависимости от их типа дополнительно измеряются углы поворота исполнительных органов, перемещения кинематических звеньев, моменты на валах рулевого привода, управляющие и исполнительные сигналы. Углы поворота и перемещения измеряются, как правило, потенциометрическими преобразователями, моменты на валах рулевого привода — тензорезисторными измерительными преобразователями. Управляющие и исполнительные сигналы (токи, напряжения, шаговые сигналы) регистрируются измерительным комплексом и записываются непосредственно на носитель информации.

Дискретные параметры. К дискретным параметрам относятся: время срабатывания элементов автоматики, время прохождения управляющих команд, время начала перемещения отдельных узлов и элементов (заглушки, окна отсечек и т. д.). Для измерения этих величин используются управляющие сигналы различных реле, контактных и схемных преобразователей. Принцип действия их прост и заключается в мгновенном изменении параметров цепи (тока или напряжения) при замыкании контакта, обрыве или разрушении проводника и т. д.

Акустические колебания. В процессе ОСИ можно также регистрировать акустические колебания, генерируемые работающим РДТТ, что позволяет анализировать различные особенности рабочего процесса, например моменты воспламенения, переходные режимы работы, высокочастотную неустойчивость и пр. Для этого применяются специальные микрофоны или акустические колебания фиксируются в процессе видеосъемки ОСИ. Дальнейшая обработка аналоговых сигналов производится с помощью специализированных инструментальных средств микропроцессорной техники, например плат обработки видеосигналов и видеомонтажа типа BeholdTV, Miro DC 10 PLUS. С помощью программного обеспечения можно создавать выходные файлы в форматах, сохраняющих отдельно звуковой сигнал в необходимой исследователю кодировке. В частности, программы типа AVIedit дают возможность сохранить записанный звук в различ­ных форматах WINDOWS (МрЗ, Wma, Wax) или ASCI-кодах.

Вторичную обработку сигналов с высокой частотой выборки можно проводить с помощью популярных программных систем инженерных расчетов Ansys, Lab View, Matcad, Matlab, Statistica, S-Plus, Statistica Standart, имеющих эффективные встроенные пакеты статистической обработки. На основе полученных в результате вторичной обработки информации возможно проведение следующих операций:

• фильтрации и сглаживания сигналов;

• спектрального анализа;

• исследования взаимной корреляции сигналов с параметрами внутрикамерных процессов.