PL214186B1 - Antena róznicowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest antena różnicowa, w której składowe elektryczne wytwarzanego pola elektromagnetycznego wzajemnie się odejmują w przestrzeni, znajdująca zastosowanie zwłaszcza w mikrofalowym układzie homodynowym, służącym do dozoru stanu technicznego łopatek turbiny.

Bezdotykowe pomiary drgań łopatek przepływowych maszyn wirnikowych przeprowadza się w celu weryfikacji obliczeń konstrukcyjnych oraz eksperymentalnego określenia ich wytrzymałości zmęczeniowej. W większości przypadków metoda bezdotykowa zastąpiła lub ograniczyła zakres stosowania pomiarów tensometrycznych wirujących łopatek. Podczas eksploatacji przepływowych maszyn wirnikowych pomiaru drgań łopatek dokonuje się w celu ostrzegania o pracy w warunkach groźby zmęczeniowego ich uszkodzenia. Pomiar drgań łopatek turbiny wymaga specjalizowanych czujników ze względu na konieczność pracy w niekorzystnych warunkach, w szczególności wysokiej temperatury.

Znany z patentu US 5,818,242 mikrofalowy czujnik do pomiaru szczeliny pomiędzy krawędzią łopatki wirnika maszyny przepływowej a powierzchnią wewnętrzną jej obudowy, zawiera osiowo symetryczny element promieniujący w postaci prowadnicy falowej typu TEM oraz zespół dielektryków kształtujących pole bliskie. Elementy te połączone są wspólną obudową, wkręcaną w korpus badanej maszyny przepływowej.

Znany czujnik ze względu na osiową symetryczność emitowanego pola bliskiego nie pozwala na rozróżnienie kąta ustawienia łopatek badanej maszyny przepływowej, a zatem nie dostarcza istotnej informacji z punktu widzenia jej eksploatacji.

Istotą anteny według wynalazku jest to, że ma ona płaski element promieniujący typu ekranowanej linii paskowej, umieszczony w bezpośredniej styczności z wnętrzem przepływowej maszyny wirnikowej, którego przekrój poprzeczny jest symetryczny względem płaszczyzny symetrii spłaszczenia. Kształtowane przez ten element pole bliskie wynika z jego kształtu i również zachowuje symetrię względem tej płaszczyzny. Przy wzajemnym znoszeniu się składowych elektrycznych wytwarzanego przez antenę pola bierze udział powierzchnia przechodząca przez kraniec linii paskowej, prostopadła do osi tej linii.

Antena według wynalazku, dzięki spłaszczeniu geometrii pola, umożliwia rozróżnienie kątów ustawienia badanych łopatek. Ponadto pozwala ona wyeliminować wpływ na sygnał wyjściowy geometrii wnętrza turbiny, a także zabezpiecza przed formowaniem się jednego impulsu łopatkowego przez energię odbitą od kilku łopatek naraz. Ze względu na szerokie pasmo pracy antena nie wymaga strojenia co gwarantuje powtarzalność parametrów oraz stosunkowo prostą obsługę. Ponadto odznacza się ona prostotą technologiczną wytwarzania. W zakresie mikrofalowym można ją wykonywać z odcinka linii TEM.

Przedmiot wynalazku jest bliżej opisany w przykładzie wykonania na rysunku, który ukazuje przekrój podłużny anteny w schemacie ideowym jej działania. Antena 3, zawierająca przewodnik wewnętrzny jako płaski element promieniujący 4, otoczony przewodnikiem zewnętrznym 5, jest połączona z mikrofalowym układem homodynowym 1 za pomocą półsztywnego przewodu koncentrycznego 2 i wkręcona w ścianę obudowy 6 silnika odrzutowego w płaszczyźnie wirowania łopatki 7 turbiny tego silnika. Sygnał w postaci fali ciągłej rzędu 10 mW, wygenerowany przez układ 1 dociera poprzez przewód 2 do anteny 3, w której powstaje wielostrefowe pole elektromagnetyczne, którego składowe elektryczne wzajemnie się znoszą. W efekcie antena wypromieniowuje pole bliskie szybko zanikające poza obrysem przewodnika 5, symetryczne względem płaszczyzny symetrii spłaszczenia elementu promieniującego 4 w kierunku osi wału 8 turbiny. Dla określonych odcinków czasowych wektory tego pola przyjmują naprzemiennie zmienne kierunki do wnętrza i na zewnątrz anteny. Antena 3 równocześnie odbiera energię z wnętrza silnika, przekazując ją poprzez przewód 2 do układu 1. Pojawiająca się w obszarze emisji pola bliskiego łopatka 7, wykonana z materiału o właściwościach elektrycznych zdecydowanie różnych od czynnika roboczego, czyli strumienia gazów wylotowych silnika, zaburza rozkład linii sił pola elektromagnetycznego, powodując tym samym zmiany w proporcji energii emitowanej do odbieranej przez antenę 3.

Claims (2)

1. Antena różnicowa zawierająca element promieniujący w postaci prowadnicy falowej typu TEM, znamienna tym, że ma płaski element promieniujący (4) typu ekranowanej linii paskowej, umieszczony w bezpośredniej styczności z wnętrzem przepływowej maszyny wirnikowej i którego przekrój poprzeczny jest symetryczny względem płaszczyzny symetrii spłaszczenia.

2. Antena według zastrz. 1, znamienna tym, że kształtowane przez płaski element promieniujący (4) pole bliskie wynika z kształtu tego elementu i zachowuje symetrię względem jego płaszczyzny podłużnej, a przy wzajemnym znoszeniu się składowych elektrycznych wytwarzanego przez antenę pola bierze udział powierzchnia przechodząca przez kraniec linii paskowej, prostopadła do osi tej linii.