Устройство для измерения параметров вращающихся объектов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР (21) 3523432/18-10 (22) 21. 12.82 (46) 28.02.89. Бюл. И 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт источников тока (72) Ю.А. Комаров, Е.Д.Васенков, В.А.Бобченков и А.Ю.Конкин (53) 536.5(088.8) (56) Самбурский А.И. и Новик В.К.

Бесконтактные измерения параметров вращающихся объектов. N.: Машиностроение, 1976, 141 стр.

Авторское свидетельство СССР

У 699352, кл. G 01 J 5/04, 1978.

Патент Великобритании 11 1480583, кл. G 01 D 5/26, опубл.. 20.0?.77, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, содержащее источник света, фотоприем1

Изобретение относится .к термометрии и предназначено для бесконтактного измерения температуры локальных участков поверхности вращающихся объектов, а также деформации и скорости вращения.

Известны устройства для измерения параметров вращающихся объектов, содержащие движущиеся датчик и измерительный преобразователь, неподвижный регистратор, связанный с измерительййм преобразователем индуктивным или вйкойтным каналом радиоканала либо

©птическим каналом. ш 4 G 01 К 13/08, G 01 D 5/26 ник с усилителем, чувствительный элемент, оптические свойства которого зависят от измеряемого параметра, размещенный на вращающемся объекте и оптически связанный с источником света и фотоприемником, блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введены дополнительный фотоприемник с усилителем, оптический элемент с коэффициентом отражения, отличающимся от коэффициента отражения поверхности вращающегося объекта, размещенный на вращающемся объекте и оптически связанный с источником света и дополнительным фотоприемником, и ключевая схема, соединяющая выход усилителя первого фотоприемника с блоком индикации, управляющий вход которой подключен к выходу усилителя дополнительного фотоприемника.

Общим недостатком таких устройств является ограниченный диапазон их применения, что связано с возможностью закрепления электрического датчика в необходимом участке вращающегося объекта и невысокой точностью измерения при наличии электромагнитных полей, например, в электрических машинах.

Известно также устройство для измерения температуры лопаток газовой турбины, содержащее два фотоприемника, соединенных с соответствующими, усилителями, ключевую схему, соединя1462123 ющую выход одного из усилителей с регистратором и к управляющему входу которой подключен выход другого усилителя. В таком устройстве температура движущегося объекта определяется по его собственному тепловому излучению и, поэтому не требуется установки отдельного датчика температуры.

Однако точность измерения этого устройства, как и всех пирометрических устройств невысока, а нижний предел диапазона температур также

О ограничен величиной порядка + 200 С, 1то объясняется слабой интенсивностью излучения нагретого тела на тех длинах волн, на которых произВодится измерение температуры фотоЭлектрическими и цветовыми пирометрами, когда интенсивность измеряемого сигнала соизмерима с шумом фотоприемника.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения параметров вращающихся объектов, содержащее источник света, фотоприемник с усилителем, чувствительный элемент, оптические свойства которого зависят от измеряемого параметра, размещенный на вращающемся объекте и оптически связанный с источником света и фотоприемником, блок индикации.

Недостатком устройства является невысокая точность измерения, так как на фотоприемник, кроме света отраженного (или прошедшего) от чувствительного элемента и несущего полезную информацию о величине измеряемого параметра, попадает посторонний свет, отраженный от участков поверхности самого объекта. Уровень возникающего при этом на выходе фотоприемника сигнала помехи может быть соизмерим с сигналом, идущим от чувствительного элемента, а также и превышать его.

Это затрудняет процесс обработки информации и требует введения специальных .устройств, повышающих отношение сигнал-шум.

Цель изобретения — обеспечение высокой точности измерения параметров вращающегося объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров вращающихся объектов, содержащее источник света, фотоприемник .! с усилителем, чувствительный элемент, оптические свойства которого зависят

На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.

Устройство содержит источник света 1, термочувствительный элемент 2, прикрепленный к локальному участку поверхности вращающегося объекта; световоды.3 и 4, общие концы которых

40 обращены соответственно к термоэлементу 2 (к траектории его вращения) и к оптическому элементу 5, свободные концы которых соединены соответственно с источником света 1 и фотоприем45 никами 6 и 7, согласующий усилитель

8, подключенный к выходу фотоприемника 6 и усилитель-формирователь 9, подключенный к выходу фотоприемника 7, ключевую схему (аналоговый ключ) 10, 50 соединяющий выход согласующего усилителя 8 с аналоговым блоком индикации 11, и к управляющему входу которого подключен выход усилителя-формирователя 9.

5

30 от измеряемого параметра, размещенный на вращающемся объекте и оптически связанный с источником света и фотоприемником, блок индикации, введены дополнительный фотоприемник с усилителем оптический элемент с коэффициентом отражения отличающимся от коэффициента отражения поверхности вращающегося объекта, размещенный на вращающемся объекте и оптически связанный с источником света и дополнительным фотоприемником, и ключевая схема, соединяющая выход усилителя первого фотоприемника с блоком .индикации, управляющий вход которой подкпючен к выходу усилителя дополнительного фотоприемника.

Повышение точности измерения параметров вращающегося объекта обеспечивается синхронизацией периода измерения сигналом, поступающим от оптического элемента, коэффициент . отражения которого отличается от коэф ;.ициента отражения поверхности вращающегося объекта не менее, чем в 1,5 раза за счет синхронного прохожцения перед общими торцами соответствующих пар световодов, как чувствительного, так и оптического элементов. !

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника света 1 освещает через световоды 3 и 4 чувствительный элемент 2 с темпера-

Составитель В. Голубев

Редактор И. Сегляник Техред М.Ходанич Корректор В. Романенко

Заказ 663/38 Тираж 573 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 14621 турозанисимыми оптическими свойствами, и оптический элемент 5. Световой поток от термочувствительного элемента 2 отражается и поступает через . снетовод 3 на фотоприемник 6, причем интенсивность этого светового потока функционально связана с температурой чувствительного элемента 2 в период прохождения его перед общим торцом 1р световода 3. С фотоприемника 6 элек1 трический сигнал, усиленный усилителем 8,,поступает на вход аналогового ключа 10. Одновременно с этим сне оной поток от источника света 1 через 1б световод 4 освещает участок поверхности вращающегося объекта, соответствующий траектории вращения локального участка поверхности с оптическим элементом 5, выполненного с ко- zp эффициентом отражения, отличающимся от коэффициента отражения остальной поверхности вращающегося объекта не менее чем в 1,5 раза, и отраженный от него свет по снетоводу 4 поступает на 25 фотоприемник 7. С фотоприемника 7 электрический сигнал поступает на усилитель-формирователь 9, где формируется сигнал управления аналоговым ключом 10. При прохождении опти- З0 ческого элемента 5 мимо торца световода 4 на управляющий вход ключа 10 поступает управляющий сигнал, определяющий период процесса регистрации .температуры аналоговым блоком индика23 6 ции 11, так как участок поверхности вращающегося объекта с термоэлементом 2 проходит перед общим торцом световода 3 одновременно с прохождением участка поверхности вращающегося объекта с размещенным на нем оптическим элементом 5 перед общим торцом световода 4.

Предложенное устройство отличается своей универсальностью, так как позволяет использовать в качестве чувствительных элементов материалы, у которых от температуры изменяются светопропускание, оветоотражение, либо поляризация или лучепреломпение, либо .материалов с термозависимой люминесценцией.

Использование в качестве чувствительных элементов тензочувствительных пленок (пластин) с тензочувствительными оптическими свойствами, позволяет измерять таким устройством деформацию любого локального участка поверхности вращающегося объекта, а измерение количества регистрируемых импульсов н единицу времени позволяет однонременно измерять скорость вращения объекта.

Устройство обеспечивает высокую точность измерения. Так, например, погрешность измерения температуры локальных участков объекта не превышает 1 от верхнего предела в диапазоне температур от 1 до 800 К.