PL209634B1 - Elektroniczny układ prądowego czujnika indukcyjnego, zwłaszcza do pomiaru drgań łopatek przepływowych maszyn wirnikowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektroniczny układ prądowego czujnika indukcyjnego, zwłaszcza do pomiaru drgań łopatek przepływowych maszyn wirnikowych.

Bezdotykowe pomiary drgań łopatek przepływowych maszyn wirnikowych przeprowadza się w celu weryfikacji obliczeń konstrukcyjnych oraz eksperymentalnego określenia ich wytrzymałości zmęczeniowej. Do pomiaru chwilowego położenia wierzchołków wirujących łopatek wykorzystuje się różnego typu czujniki: optyczne, wiroprądowe, pojemnościowe, indukcyjne i inne.

Znany układ pasywnego czujnika indukcyjnego zawiera magnes trwały i nawiniętą na nim cewkę. Łopatki wirujące pod czołem czujnika cyklicznie zmieniają strumień magnetyczny wytwarzany przez magnes trwały, indukując w cewce napięcie. Jego wartość jest proporcjonalna do wielkości zaburzeń pola magnetycznego oraz prędkości zbliżania się łopatek. Uzyskiwany sygnał, w postaci ciągu impulsów pochodzących od łopatek, ze stromym zboczem opadającym, służy do ustalania położenia badanych łopatek.

Wadą znanego rozwiązania jest to, że w obwodzie pomiarowym układu czujnika płyną prądy przeładowujące pojemności własne kabli i czujnika co ogranicza pasmo jego częstotliwości pomiarowych. Przy małych częstotliwościach pojawiania się łopatek znany czujnik wykazuje niską czułość. W obwodzie tym powstają zakłócenia pochodzące od nadajników radiowych oraz od pracujących silników elektrycznych lub hamulców elektrodynamicznych.

Istota czujnika według wynalazku polega na tym, że cewka czujnika jest zwarta za pomocą konwertera prąd - napięcie. Prąd płynący w obwodzie zwartej cewki jest źródłem wtórnego pola magnetycznego, które przeciwdziała zaburzaniu pola magnesu stałego czujnika przez przemieszczającą się łopatkę. Chwilowe natężenie tego prądu osiąga taką wartość, że indukowane pole kompensuje oddziaływanie łopatki. Natężenie prądu płynącego w obwodzie cewki jest więc wielkością opisującą ruch wierzchołka łopatki.

Wynalazek poprawia cechy użytkowe czujnika indukcyjnego, wielokrotnie zwiększając jego czułość, szczególnie przy niskich prędkościach obrotowych oraz obiektów o gorszych właściwościach magnetycznych. Znacząco większa jest odporność na zakłócenia i uzyskiwany stosunek sygnał-szum impulsów pomiarowych. Sygnał prądowy czujnika indukcyjnego wytworzony przez układ według wynalazku może być wykorzystywany przez istniejące układy pomiaru drgań łopatek. Dzięki lepszej charakterystyce pasmowej nowego toru pomiarowego uzyskiwane impulsy od łopatek mają również większe nachylenie zbocza, co zwiększa rozdzielczość pomiarów drgań łopatek. Mniejsza jest zależność amplitudy impulsów od prędkości obrotowej, co umożliwia zastosowanie czujnika indukcyjnego do pomiaru luzu wierzchołkowego zamiast dotychczas stosowanych czujników zbliżeniowych. Możliwe jest również automatyczne wykonywanie pomiaru czasu wybiegu silnika bez stosowania dodatkowych czujników.

Układ według wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w postaci schematu blokowego.

Cewka 1 czujnika połączona jest z wejściem konwertera 2 prąd-napięcie, na którego wyjściu pojawia się sygnał napięciowy, określający położenie łopatki 3.

Konwerter 2 zawiera cewkę 1 swoją zerową impedancję.

Claims (1)

1. Elektroniczny układ prądowego czujnika indukcyjnego, zwłaszcza do pomiaru drgań łopatek przepływowych maszyn wirnikowych zawierający magnes trwały i nawiniętą na nim cewkę, znamienny tym, że cewka (1) czujnika jest zwarta za pomocą konwertera (2) prąd - napięcie.