RU2032887C1 - Пирометрическое устройство для измерения температуры лопаток газотурбинного двигателя - Google Patents
Пирометрическое устройство для измерения температуры лопаток газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2032887C1 RU2032887C1 SU4898432A RU2032887C1 RU 2032887 C1 RU2032887 C1 RU 2032887C1 SU 4898432 A SU4898432 A SU 4898432A RU 2032887 C1 RU2032887 C1 RU 2032887C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- meter
- difference
- input
- functional converter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Использование: область пирометрии для измерения температуры лопаток ротора ГТД. Сущность изобретения: устройство содержит оптическую головку 1, сопряженную раздвоенным светодиодом 2 непосредственно и через фильтр 3 с приемниками 4 и 5 излучения. На выходе приемника 4 установлены последовательно соединенные усилитель 6 и первый логарифматор 8, а на выходе приемника 5 - усилитель 7, второй логарифматор 9 и первыйфункциональный преобразователь 11. Сигналы с логарифматоров 8 и преобразователя 11 обрабатываются в первом измерителе 10 разности. Устройство содержит также второй измеритель 15 разности и второй функциональный преобразователь 14 для исключения влияния на точность измерения различной излучательной способности лопаток при наличии сторонних источников излучения, третий 12 и четвертый 17 измерители разности, третий 13 и четвертый 18 функциональные преобразователи и измеритель 16 отношения. Измеритель 16 включен так, что сигнал на нем не зависит от изменения температуры окружающих лопатку элементов. Сигнал на выходе с преобразователя 17 корректируется по сигналу с первой лопатки и измерителя 16. 1 ил.
Description
Изобретение относится к пирометрии, в частности может найти применение для измерения температуры лопаток ротора ГТД, а также может быть использовано и в других областях техники: металлургии, машиностроении и т.д.
Известно пирометрическое устройство, определяющее температуру лопатки по сигналам с двух приемников излучения чувствительных в двух участках спектра [1]
Однако в указанном устройстве не раскрыта схема преобразователя сигналов с приемников излучения.
Однако в указанном устройстве не раскрыта схема преобразователя сигналов с приемников излучения.
Наиболее близким по техническому решению является пирометрическое устройство, содержащее оптическую головку, укрепленную на корпусе двигателя, разветвленный светопровод, входной торец которого сопряжен с оптической головкой, а выходные торцы сопряжены соответственно непосредственно с первым приемником излучения и через фильтр с вторым приемником излучения. Приемники излучения через усилители соединены с логарифматорами, выход первого логарифматора соединен с первым входом первого измерителя разности, выход второго логарифматора через первый функциональный преобразователь соединен с вторым входом первого измерителя разности, выход которого соединен через второй функциональный преобразователь с первым входом второго измерителя разности, второй вход которого соединен с выходом второго логарифматора, а выход является входом устройства [2]
Это пирометрическое устройство позволяет исключить влияние стороннего излучения только при постоянной излучательной способности всех лопаток на роторе двигателя. Однако реальные лопатки имеют разброс излучательной способности из-за различного характера обработки лопаток. Это затрудняет применение этого пирометрического устройства на новых газотурбинных двигателях, приводит к снижению точности измерения температуры.
Это пирометрическое устройство позволяет исключить влияние стороннего излучения только при постоянной излучательной способности всех лопаток на роторе двигателя. Однако реальные лопатки имеют разброс излучательной способности из-за различного характера обработки лопаток. Это затрудняет применение этого пирометрического устройства на новых газотурбинных двигателях, приводит к снижению точности измерения температуры.
Изобретения направлено на повышение точности измерения за счет устранения влияния разброса излучательной способности у различных лопаток при наличии сторонних источников излучения.
Это достигается тем, что в пирометрическое устройство для измерения температуры лопаток ГТД, содержащее оптическую головку, сопряженную раздвоенным светопроводом соответственно с первым непосредственно и через фильтр с вторым приемником излучения, первый и второй усилители на входах приемников излучения, первый и второй логарифматоры, входы которых соединены соответственно с усилителями, первый функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом второго логарифматора, первый измеритель разности, входы которого соединены соответственно с выходами первого логарифматора и первого функционального преобразователя, второй функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом первого измерителя разности, второй измеритель разности, первый вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, введены третий и четвертый измерители разности, третий и четвертый функциональный преобразователи и измеритель отношения, причем второй вход измерителя разности соединен с выходом первого функционального преобразователя, входы третьего измерителя разности соединены соответственно с выходами первого логарифмического и выходом третьего функционального преобразователя, вход которого соединен с выходом первого измерителя разности, входы измерителя отношения соединены соответственно с выходами второго и третьего измерителей разности, а выход измерителя отношения через четвертый функциональный преобразователь соединен с вторым входом четвертого измерителя разности, выход которого является выходом всего устройства, а второй вход соединен с выходом третьего измерителя разности.
На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит оптическую головку 1, укрепленную на корпусе двигателя, раздвоенный светопровод 2, входной торец которого оптически сопряжен с оптической головкой, фильтр 3, приемники 4 и 5 излучения. Выходные торцы светопроводов 2 сопряжены соответственно с приемниками излучения. Между приемниками 5 излучения и выходным концом светопровода 2 установлен фильтр 3. Устройство содержит также усилители 6 и 7, логарифматоры 8 и 9, первый измеритель 10 разности, первый функциональный преобразователь 11, третий измеритель 12 разности, третий 13, второй 14 функциональные преобразователи, второй измеритель 15 разности, измеритель 16 отношения, четвертые измеритель 17 разности и функциональный 18 преобразователь. Последовательно включенные усилитель 6 и логарифматор 8, и первый измеритель 10 разности, а также усилитель 7, логарифматор 9 и первый функциональный преобразователь 11 подсоединены соответственно к приемникам 4 и 5 излучения.
Входы первого измерителя 10 разности соединены с выходами логарифматора 8 и первого функционального преобразователя 11. Входы второго 14 и третьего 13 функциональных преобразователей соединены с выходом первого измерителя 10 разности. Выход третьего измерителя 12 разности соединен с первыми входами четвертого измерителя 17 разности и соответственно измерителя 16 отношения, второй вход которого соединен с выходом второго измерителя 15 разности.
Выход измерителя 16 отношений через четвертый функциональный преобразователь 18 соединен с вторым входом четвертого измерителя 17 разности. Выход четвертого измерителя 17 разности является выходом всего устройства.
Устройство работает следующим образом.
Собственное излучение лопатки, определяемое ее температурой и отраженное от лопатки излучение сторонних источников излучения, фиксируется оптической головкой 1 на входном торца светопровода 2.
Излучение с выходных торцов светопровода 2 преобразуется приемниками 4 и 5 излучения в электрические сигналы и усиливается усилителями 6 и 7. Напряжение на выходе усилителей 6 и 7 определяется как излучательными характеристиками ε лопатки, так и температурой Т лопатки и сторонних окружающих элементов.
Поток, падающий на приемник 4, преобразуется в электрический сигнал. Этот сигнал после усиления усилителем 6 будет равен
U6 q1 [ ε+(1-ε) νn 1] To n 1 (1)
На выходе усилителя 7
U7 q2 [ ε+(1-ε) νn 2] To n 2 (2) где ν
n1
n2
q1 и q2 коэффициенты, определяемые оптической системой, коэффициентом преобразования приемников 4 и 5 излучения и коэффициентами усилителей 6 и 7;
λ1 и λ2 эффективная длина волны потока излучения, воспринимаемая соответственно приемниками 4 и 5;
С2 вторая постоянная Планка;
Тo и Тс температура лопаток и сторонних источников.
U6 q1 [ ε+(1-ε) νn 1] To n 1 (1)
На выходе усилителя 7
U7 q2 [ ε+(1-ε) νn 2] To n 2 (2) где ν
n1
n2
q1 и q2 коэффициенты, определяемые оптической системой, коэффициентом преобразования приемников 4 и 5 излучения и коэффициентами усилителей 6 и 7;
λ1 и λ2 эффективная длина волны потока излучения, воспринимаемая соответственно приемниками 4 и 5;
С2 вторая постоянная Планка;
Тo и Тс температура лопаток и сторонних источников.
Обозначим [ε+(1-ε) νn 1]εэкв1 (3)
и [ ε+(1-ε) νn 2]εэкв2 (4)
тогда выражения (1) и (2) могут быть записаны как
U6 εэкв1 q1 To n 1 (5)
и U7 εэкв2 q2 To n 2. (6)
Логарифматоры 8 и 9 преобразуют электрические сигналы в
U8 lnU6; U9 lnU7.
и [ ε+(1-ε) νn 2]εэкв2 (4)
тогда выражения (1) и (2) могут быть записаны как
U6 εэкв1 q1 To n 1 (5)
и U7 εэкв2 q2 To n 2. (6)
Логарифматоры 8 и 9 преобразуют электрические сигналы в
U8 lnU6; U9 lnU7.
Функциональным преобразователем 11 электрический сигнал U9преобразуется в сигнал
U11 K11 lnU7.
U11 K11 lnU7.
Значение К11 выбирается таким образом, чтобы в заданных пределах изменения То и Тс U11= U8.
При использовании в качестве приемников излучения кремниевых фотодиодов в ограниченных пределах измерения ΔТ 200-300 К
λ1 ≈ соnst; λ2 ≈ const.
λ1 ≈ соnst; λ2 ≈ const.
Тогда η 
≃ const и функциональный преобразователь 11 выполняется в виде нормирующего усилителя с коэффициентом передачи К11 η.
Тогда
U11 ln εэкв2 η˙q2 η Tn 1. (7)
Учитывая, что U11 изменяется пропорционально U8, изменяя q2(например, изменяя коэффициент усиления усилителя 7) таким образом, чтобы в заданном диапазоне измеряемых температур при одинаковом значении излучательной способности всех лопаток обеспечивалось U11 U8.
U11 ln εэкв2 η˙q2 η Tn 1. (7)
Учитывая, что U11 изменяется пропорционально U8, изменяя q2(например, изменяя коэффициент усиления усилителя 7) таким образом, чтобы в заданном диапазоне измеряемых температур при одинаковом значении излучательной способности всех лопаток обеспечивалось U11 U8.
Если ε -> Vaz, измеритель разности 10 вычисляет разность U11 U8.
Эта разность будет равна
U10 ln
· 
(8)
Напряжение U10 подается на входы функциональных преобразователей 13 и 14 с коэффициентами передачи, равными К13 и К14.
U10 ln
Напряжение U10 подается на входы функциональных преобразователей 13 и 14 с коэффициентами передачи, равными К13 и К14.
Таким образом на их выходах формируются сигналы
U13 K13U10 (9)
U14 K14U10. (10)
Коэффициенты передачи К13 и К14 зависят от U10 и настраиваются таким образом, чтобы значения U13 и U14 были равны приращению сигналов U8 и U11 за счет влияния стороннего излучения, падающего на лопатки. Их величина рассчитывается или определяется экспериментально.
U13 K13U10 (9)
U14 K14U10. (10)
Коэффициенты передачи К13 и К14 зависят от U10 и настраиваются таким образом, чтобы значения U13 и U14 были равны приращению сигналов U8 и U11 за счет влияния стороннего излучения, падающего на лопатки. Их величина рассчитывается или определяется экспериментально.
В измерителе 12 разности из напряжения U8 вычитается напряжение U13и на его выходе формируется сигнал U12, а в измерителе 15 разности из напряжения U11 вычитается напряжение U14 и на его выходе формируется сигнал U15.
Измеритель 16 отношения формирует сигнал U16:
U16
При исходной одинаковой излучательной способности всех лопаток сигналы на входах измерителя 16 отношения не зависят от изменения температуры окружающих лопатку элементов.
U16
При исходной одинаковой излучательной способности всех лопаток сигналы на входах измерителя 16 отношения не зависят от изменения температуры окружающих лопатку элементов.
При изменении (разбросе) значения излучательных способностей лопаток сигнал на выходе измерителя 16 отношения также меняется.
Функциональный преобразователь 18 формирует на выходе сигнал
U18 K18U16.
U18 K18U16.
Методика выбора величины коэффициента передачи К18 преобразователя 18 аналогична методике выбора коэффициентов К13 и К14.
Сигнал U18 в измерителе разности 17 корректируется сигнал U12.
Таким образом, по сравнению с прототипом, где корректируется погрешность от влияния излучения сторонних элементов при неизменной излучательной способности лопаток, в предлагаемом устройстве эта погрешность корректируется и при вариации излучательной способности лопаток.
Claims (1)
- ПИРОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее оптическую головку, сопряженную раздвоенным световодом соответственно с первым непосредственно и через фильтр с вторым приемниками излучения, первый и второй усилители на выходах приемников излучения, первый и второй логарифматоры, входы которых соединены соответственно с выходами усилителей, первый функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом второго логарифматора, первый измеритель разности, соединенный входами соответственно с выходами первого логарифматора и первого функционального преобразователя, второй функциональный преобразователь, соединенный входом с выходом первого измерителя разности, второй измеритель разности, одним входом соединенный с выходом второго функционального преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния излучательной способности при наличии сторонних излучающих источников, в него введены третий и четвертый измерители разности, третий и четвертый функциональные преобразователи и измеритель отношения, причем второй вход второго измерителя разности соединен с выходом первого функционального преобразователя, входы третьего измерителя разности соединены соответственно с выходом первого логарифматора и выходом третьего функционального преобразователя, вход которого соединен с выходом первого измерителя разности, входы измерителя отношения соединены соответственно с выходами второго и третьего измерителей разности, выход третьего измерителя разности соединен с первым входом четвертого измерителя разности, а выход измерителя отношения через четвертый функциональный преобразователь соединен с вторым входом четвертого измерителя разности.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4898432 RU2032887C1 (ru) | 1991-01-02 | 1991-01-02 | Пирометрическое устройство для измерения температуры лопаток газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4898432 RU2032887C1 (ru) | 1991-01-02 | 1991-01-02 | Пирометрическое устройство для измерения температуры лопаток газотурбинного двигателя |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2032887C1 true RU2032887C1 (ru) | 1995-04-10 |
Family
ID=21553248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4898432 RU2032887C1 (ru) | 1991-01-02 | 1991-01-02 | Пирометрическое устройство для измерения температуры лопаток газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2032887C1 (ru) |
-
1991
- 1991-01-02 RU SU4898432 patent/RU2032887C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Патент Великобритании N 2001212, кл. G 01J 5/10, 1979. * |
| 2. Патент США N 4579461, кл. G 01J 5/32, 1986. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4679934A (en) | Fiber optic pyrometry with large dynamic range | |
| US9322721B2 (en) | Optic fiber distributed temperature sensor system with self-correction function and temperature measuring method using thereof | |
| US10018517B2 (en) | Optical fiber temperature distribution measuring device | |
| US20210116311A1 (en) | Self-calibration detection device and temperature demodulation method oriented to fiber raman temperature sensing system | |
| CN106706124B (zh) | 一种测量光源相对强度噪声功率谱密度的方法 | |
| JPS6118965B2 (ru) | ||
| US5507576A (en) | Bichromatic pyrometer | |
| JPH0733978B2 (ja) | 反射補正型光学式高温計 | |
| JP4660113B2 (ja) | ファイバブラッググレーティング物理量計測装置 | |
| CN109000820B (zh) | 一种宽带比色滤波蓝宝石光纤黑体温度传感器解调装置 | |
| CN101769762B (zh) | 一种光纤啁啾光栅传感解调系统 | |
| JPS62118223A (ja) | デュアルスペクトル光学式高温計 | |
| RU2290614C1 (ru) | Двухканальный пирометр спектрального отношения | |
| RU2032887C1 (ru) | Пирометрическое устройство для измерения температуры лопаток газотурбинного двигателя | |
| CN108534893B (zh) | 一种用于光外差探测的光电检测电路 | |
| CN112880865B (zh) | 超长距离的高空间分辨率拉曼光纤双参量传感系统和方法 | |
| US5822049A (en) | Optical fiber coupler type wavelength measuring apparatus | |
| CN113390441A (zh) | 一种折射率变化传感的装置及测量方法 | |
| CA1264090A (en) | Turbine blade temperature detecting pyrometer | |
| Zhang et al. | A Cost Effective FBG Sensor System Based on Narrow Band DBR Laser and FPGA Demodulation Technology | |
| Yamagishi et al. | Precise measurement of photodiode spectral responses using the calorimetric method | |
| RU2032886C1 (ru) | Пирометрическое устройство для измерения температуры лопатки газотурбинного двигателя | |
| Zhang et al. | A distributed optical fiber temperature measuring system for oil Wells | |
| RU2094757C1 (ru) | Способ определения интенсивности ультрафиолетового излучения | |
| RU2164663C1 (ru) | Сканирующее устройство для измерения линейных размеров нагретых газовых струй |