RU2525614C1 - Device to measure multi-coordinate shifts of blade ends - Google Patents

Device to measure multi-coordinate shifts of blade ends Download PDF

Info

Publication number
RU2525614C1
RU2525614C1 RU2012157903/28A RU2012157903A RU2525614C1 RU 2525614 C1 RU2525614 C1 RU 2525614C1 RU 2012157903/28 A RU2012157903/28 A RU 2012157903/28A RU 2012157903 A RU2012157903 A RU 2012157903A RU 2525614 C1 RU2525614 C1 RU 2525614C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
amplifier
resistor
outlet
current
Prior art date
Application number
RU2012157903/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012157903A (en
Inventor
Лев Борисович Беленький
Марина Михайловна Кутейникова
Александр Васильевич Логвинов
Юрий Николаевич Секисов
Олег Петрович Скобелев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН)
Priority to RU2012157903/28A priority Critical patent/RU2525614C1/en
Publication of RU2012157903A publication Critical patent/RU2012157903A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2525614C1 publication Critical patent/RU2525614C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: device to measure multi-coordinate shifts of blade ends, comprising a source of DC voltage, a key, working and compensatory single-turn vortex-current sensors, two resistors and the first amplifier. At the same time the outlet of the DC voltage source is connected to the inlet of the key, the outlet of the key is connected to the first outlets of the working and compensatory sensors. The second outlet of the working sensor is connected to the first outlet of the first resistor. The second outlet of the compensatory sensor is connected to the first outlet of the second resistor. Also the second and third amplifiers are introduced. The inverting inlet of the second amplifier is connected to the first outlet of the first resistor, the outlet of which is connected to the second output of the first resistor, forming the first current-voltage converter. The inverting inlet of the third amplifier is connected to the first outlet of the second resistor, the outlet of which is connected to the second output of the second resistor, forming the second current-voltage converter. Outputs of the first and second current-voltage converters are connected accordingly with the inverting and non-inverting inlets of the first amplifier, used in the mode of the voltage difference amplifier.
EFFECT: improved efficiency and sensitivity of a device.
3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток в турбомашинах.The invention relates to measuring technique and can be used to measure multi-coordinate displacements of the ends of the blades in turbomachines.

Известно устройство, содержащее одновитковый вихретоковый датчик, источник постоянного напряжения, ключ, дифференцирующее устройство в виде трансформатора, парафазный усилитель и амплитудный детектор (Пат. РФ №1827527 “Устройство для измерения линейных перемещений”, МПК G01B 7/30, 1993).A device is known that contains a single-turn eddy current sensor, a constant voltage source, a key, a differentiating device in the form of a transformer, a paraphase amplifier and an amplitude detector (Pat. RF No. 1827527 “Device for measuring linear displacements”, IPC G01B 7/30, 1993).

Недостатком такого устройства являются низкое быстродействие, обусловленное межвитковой емкостью дифференцирующего трансформатора, и повышенные габариты его вторичной преобразовательной части из-за наличия моточного изделия (дифференцирующего трансформатора).The disadvantage of this device is the low speed due to the inter-turn capacity of the differentiating transformer, and the increased dimensions of its secondary converting part due to the presence of a winding product (differentiating transformer).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее источник постоянного напряжения, ключ, рабочий и компенсационный одновитковые вихретоковые датчики, два резистора и усилитель, причем выход источника постоянного напряжения соединен с входом ключа, выход ключа соединен с первыми выводами рабочего и компенсационного датчика, второй вывод рабочего датчика соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод компенсационного датчика соединен с первым выводом второго резистора (“Кластерные методы и средства измерения деформаций статора и координат смещений торцов лопаток и лопастей в газотурбинных двигателях” / Под ред. Скобелева О.П. - М.: Машиностроение, 2011, 298 с.).Closest to the technical nature of the present invention is a device containing a constant voltage source, a key, a working and compensating single-coil eddy current sensors, two resistors and an amplifier, the output of a constant voltage source connected to the input of the key, the output of the key connected to the first terminals of the working and compensation sensor , the second terminal of the working sensor is connected to the first terminal of the first resistor, the second terminal of the compensation sensor is connected to the first terminal of the second resistor (“K cluster methods and tools for measuring stator deformations and coordinates of displacements of the ends of blades and blades in gas turbine engines ”/ Under the editorship of Skobelev OP - Moscow: Mashinostroenie, 2011, 298 pp.).

Недостатком устройства является низкое быстродействие, которое хотя и возрастает по сравнению с аналогом, тем не менее, серьезно ограничено величиной частоты единичного усиления усилителя, с помощью которого реализуется дифференцирующее устройство, а также малая чувствительность.The disadvantage of this device is the low speed, which although it increases in comparison with the analogue, is nevertheless seriously limited by the frequency of the unit gain of the amplifier with which a differentiating device is realized, as well as low sensitivity.

Цель изобретения - повышение быстродействия и чувствительности устройства.The purpose of the invention is to increase the speed and sensitivity of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее источник постоянного напряжения, ключ, рабочий и компенсационный одновитковые вихретоковые датчики, два резистора и первый усилитель, причем выход источника постоянного напряжения соединен с входом ключа, выход ключа соединен с первыми выводами рабочего и компенсационного датчика, второй вывод рабочего датчика соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод компенсационного датчика соединен с первым выводом второго резистора, введены второй и третий усилители, инвертирующий вход второго усилителя соединен с первым выводом первого резистора, выход второго усилителя соединен со вторым выводом первого резистора, образуя первый преобразователь ток - напряжение, инвертирующий вход третьего усилителя соединен с первым выводом второго резистора, выход третьего усилителя соединен со вторым выводом второго резистора, образуя второй преобразователь ток - напряжение, выходы первого и второго преобразователей ток - напряжение соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами первого усилителя, используемого в режиме усилителя разности напряжений.This goal is achieved by the fact that in a known device containing a constant voltage source, a key, a working and compensation single-coil eddy current sensors, two resistors and a first amplifier, the output of a constant voltage source connected to the input of the key, the output of the key connected to the first terminals of the working and compensation sensor , the second terminal of the working sensor is connected to the first terminal of the first resistor, the second terminal of the compensation sensor is connected to the first terminal of the second resistor, the second and third amplifiers, the inverting input of the second amplifier is connected to the first output of the first resistor, the output of the second amplifier is connected to the second output of the first resistor, forming the first current-voltage converter, the inverting input of the third amplifier is connected to the first output of the second resistor, the output of the third amplifier is connected to the second output of the second resistor forming a second current-voltage converter, the outputs of the first and second current-voltage converters are connected respectively to the inverting and non-inverting inputs mi of the first amplifier used in the voltage difference amplifier mode.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения многокоординатных смещений.Figure 1 presents the structural diagram of a device for measuring multi-axis displacements.

На фиг.2 представлены временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.Figure 2 presents timing diagrams explaining the principle of operation of the device.

На фиг.3 представлены временные диаграммы, поясняющие увеличение чувствительности заявляемого устройства по сравнению с прототипом.Figure 3 presents time charts explaining the increase in sensitivity of the inventive device compared to the prototype.

Устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток содержит источник постоянного напряжения 1, ключ 2, рабочий и компенсационный одновитковый вихретоковый датчики 3 и 4, представленные двухконтурными схемами замещения, первый и второй резисторы 5 и 6 соответственно, первый усилитель 7, второй усилитель 8, третий усилитель 9, первый преобразователь ток - напряжение 10, второй преобразователь ток - напряжение 11, усилитель разности напряжений 12.A device for measuring multi-coordinate displacements of the ends of the blades contains a constant voltage source 1, key 2, a working and compensation single-turn eddy current sensors 3 and 4, represented by double-circuit equivalent circuits, the first and second resistors 5 and 6, respectively, the first amplifier 7, second amplifier 8, third amplifier 9, the first current to voltage converter 10, the second current to voltage converter 11, the voltage difference amplifier 12.

Выход источника постоянного напряжения 1 соединен с входом ключа 2, выход ключа 2 соединен с первыми выводами рабочего 3 и компенсационного 4 датчика, второй вывод рабочего датчика 3 соединен с первым выводом первого резистора 5, второй вывод компенсационного датчика 4 соединен с первым выводом второго резистора 6. Первый вывод первого резистора 5 соединен с инвертирующим входом второго усилителя 8, второй вывод первого резистора 5 соединен с выходом второго усилителя 8, образуя первый преобразователь ток-напряжение 10. Первый вывод второго резистора 6 соединен с инвертирующим входом третьего усилителя 9, второй вывод второго резистора 6 соединен с выходом третьего усилителя 9, образуя второй преобразователь ток-напряжение 11. Выходы первого 10 и второго 11 преобразователей ток-напряжение соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами соответственно первого усилителя 7, используемого в режиме усилителя разности напряжений 12.The output of the DC voltage source 1 is connected to the input of the key 2, the output of the key 2 is connected to the first terminals of the working 3 and compensation 4 sensors, the second terminal of the working sensor 3 is connected to the first terminal of the first resistor 5, the second terminal of the compensation sensor 4 is connected to the first terminal of the second resistor 6 The first output of the first resistor 5 is connected to the inverting input of the second amplifier 8, the second output of the first resistor 5 is connected to the output of the second amplifier 8, forming the first current-voltage converter 10. The first output of the second cut the side 6 is connected to the inverting input of the third amplifier 9, the second output of the second resistor 6 is connected to the output of the third amplifier 9, forming a second current-voltage converter 11. The outputs of the first 10 and second 11 current-voltage converters are connected to the inverting and non-inverting inputs, respectively, of the first amplifier 7 used in voltage difference amplifier mode 12.

Устройство работает следующим образом. После замыкания ключа 2 источник постоянного напряжения 1 в течение интервала времени замыкания Δt оказывается включенным в два контура (фиг.2, график 1), в которых протекают экспоненциально нарастающие токи. При наличии разбаланса индуктивностей датчиков, вызванного взаимодействием рабочего датчика с объектом, они отличаются друг от друга. При малом интервале времени Δt эти токи [i1(t) и i2(t), фиг.2, график 2] могут считаться линейно нарастающими со скоростью прямо пропорциональной производной нарастающей экспоненты, и по окончанию интервала Δt они достигают значения i 1,2 ( Δ t ) = d i 1,2 ( t ) d t ⋅ Δ t

Figure 00000001
.The device operates as follows. After the key 2 is closed, the constant voltage source 1 during the time interval of the circuit Δt turns out to be included in two circuits (Fig. 2, graph 1), in which exponentially increasing currents flow. In the presence of an imbalance in the inductances of the sensors caused by the interaction of the working sensor with the object, they differ from each other. With a small time interval Δt, these currents [i 1 (t) and i 2 (t), Fig. 2, graph 2] can be considered linearly increasing at a rate directly proportional to the derivative of the increasing exponent, and at the end of the interval Δt they reach i 1,2 ( Δ t ) = d i 1,2 ( t ) d t ⋅ Δ t
Figure 00000001
 .

В преобразователях ток - напряжение 10 и 11 токи преобразуются в напряжения u1(t) и u2(t) (фиг.2, график 3). Следовательно, при достаточно малом интервале времени Δt по его окончанию на выходе масштабирующего усилителя 12 напряжение достигает значения U в ы х ( Δ t ) = d [ u 1 ( t ) − u 2 ( t ) ] d t ⋅ Δ t

Figure 00000002
(фиг.2, график 4).In the current-voltage converters 10 and 11, the currents are converted to voltages u 1 (t) and u 2 (t) (figure 2, graph 3). Therefore, with a sufficiently small time interval Δt, at its end, the voltage reaches the value at the output of the scaling amplifier 12 U at s x ( Δ t ) = d [ u one ( t ) - u 2 ( t ) ] d t ⋅ Δ t
Figure 00000002
 (figure 2, graph 4).

Таким образом, устройство сохраняет свойственное прототипу подавление влияния диссипативного параметра датчика, обусловленное наличием операции дифференцирования, а время фиксации результата измерения не связано со временем достижения максимума выходного колоколообразного сигнала производной, а определяется существенно меньшей величиной Δt.Thus, the device retains the inherent prototype suppression of the influence of the dissipative parameter of the sensor due to the presence of the differentiation operation, and the fixation time of the measurement result is not related to the time to reach the maximum output bell-shaped signal of the derivative, but is determined by a significantly smaller value of Δt.

Уменьшение длительности импульса питания Δt приводит к уменьшению энергии, запасенной в элементах устройства, и сокращению времени рассеяния этой энергии до заданного уровня, что позволяет увеличить частоту коммутации ключа, то есть количество измерений за время нахождения торца лопатки в зоне чувствительности датчика.A decrease in the duration of the power pulse Δt leads to a decrease in the energy stored in the elements of the device and a reduction in the time of dissipation of this energy to a predetermined level, which makes it possible to increase the switching frequency of the key, i.e., the number of measurements during the time the blade end is in the sensor sensitivity zone.

Кроме того, в заявляемом устройстве по сравнению с прототипом увеличивается постоянная времени датчика, определяемая теперь только его индуктивностью и сопротивлением. Это приводит к тому, что, несмотря на равенство скорости изменения тока через датчик в заявляемом устройстве и прототипе в начале преобразования ( i ' | t = 0 = E L

Figure 00000003
, где Е - напряжение источника, L - индуктивность датчика) в момент времени фиксации результата измерения у заявляемого устройства эта скорость больше, чем у прототипа (фиг.3).In addition, in the inventive device compared with the prototype increases the time constant of the sensor, now determined only by its inductance and resistance. This leads to the fact that, despite the equality of the rate of change of current through the sensor in the inventive device and prototype at the beginning of the conversion ( i '' | | | t = 0 = E L
Figure 00000003
 where E is the voltage of the source, L is the inductance of the sensor) at the time of fixing the measurement result of the inventive device, this speed is greater than that of the prototype (figure 3).

Увеличение скорости изменения тока через датчик приводит согласно закону электромагнитной индукции к наведению большей эдс в лопатке, под действием которой там возникают большие вихревые токи, электромагнитное поле которых сильнее изменяет первичное поле и, следовательно, индуктивность рабочего датчика. Таким образом, обеспечивается большая по сравнению с прототипом чувствительность.The increase in the rate of change of current through the sensor leads, according to the law of electromagnetic induction, to induce a larger emf in the blade, under the influence of which large eddy currents arise there, the electromagnetic field of which changes the primary field more strongly and, therefore, the inductance of the working sensor. Thus, it provides greater sensitivity compared to the prototype.

Claims (1)

Устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток, содержащее источник постоянного напряжения, ключ, рабочий и компенсационный одновитковые вихретоковые датчики, два резистора и первый усилитель, причем выход источника постоянного напряжения соединен с входом ключа, выход ключа соединен с первыми выводами рабочего и компенсационного датчиков, второй вывод рабочего датчика соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод компенсационного датчика соединен с первым выводом второго резистора, отличающееся тем, что введены второй и третий усилители, инвертирующий вход второго усилителя соединен с первым выводом первого резистора, выход второго усилителя соединен со вторым выводом первого резистора, образуя первый преобразователь ток - напряжение, инвертирующий вход третьего усилителя соединен с первым выводом второго резистора, выход третьего усилителя соединен со вторым выводом второго резистора, образуя второй преобразователь ток - напряжение, выходы первого и второго преобразователей ток - напряжение соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами первого усилителя, используемого в режиме усилителя разности напряжений. A device for measuring multi-coordinate displacements of the ends of the blades, containing a constant voltage source, a key, a working and compensation single-turn eddy current sensors, two resistors and a first amplifier, the output of a constant voltage source connected to the key input, the key output connected to the first terminals of the working and compensation sensors, the second the output of the working sensor is connected to the first output of the first resistor, the second output of the compensation sensor is connected to the first output of the second resistor, characterized in that the second and third amplifiers are introduced, the inverting input of the second amplifier is connected to the first output of the first resistor, the output of the second amplifier is connected to the second output of the first resistor, forming the first current-voltage converter, the inverting input of the third amplifier is connected to the first output of the second resistor, the output of the third amplifier connected to the second output of the second resistor, forming a second current-voltage converter, the outputs of the first and second current-voltage converters are connected respectively to the inverter yuschim and non-inverting inputs of the first amplifier used in a mode of the voltage difference amplifier.
RU2012157903/28A 2012-12-27 2012-12-27 Device to measure multi-coordinate shifts of blade ends RU2525614C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012157903/28A RU2525614C1 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Device to measure multi-coordinate shifts of blade ends

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012157903/28A RU2525614C1 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Device to measure multi-coordinate shifts of blade ends

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012157903A RU2012157903A (en) 2014-07-10
RU2525614C1 true RU2525614C1 (en) 2014-08-20

Family

ID=51215607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012157903/28A RU2525614C1 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Device to measure multi-coordinate shifts of blade ends

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2525614C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967153A (en) * 1986-09-08 1990-10-30 Langley Lawrence W Eddy current turbomachinery blade timing system
US5541510A (en) * 1995-04-06 1996-07-30 Kaman Instrumentation Corporation Multi-Parameter eddy current measuring system with parameter compensation technical field
RU2196960C2 (en) * 2001-03-29 2003-01-20 Московский государственный университет леса Eddy-current displacement transducer
US6541963B2 (en) * 2000-12-28 2003-04-01 Felix Matveevich Mednikov Differential eddy-current transducer
EP2073019A2 (en) * 2007-12-21 2009-06-24 Weston Aerospace Limited Method and apparatus for monitoring gas turbine blades

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967153A (en) * 1986-09-08 1990-10-30 Langley Lawrence W Eddy current turbomachinery blade timing system
US5541510A (en) * 1995-04-06 1996-07-30 Kaman Instrumentation Corporation Multi-Parameter eddy current measuring system with parameter compensation technical field
US6541963B2 (en) * 2000-12-28 2003-04-01 Felix Matveevich Mednikov Differential eddy-current transducer
RU2196960C2 (en) * 2001-03-29 2003-01-20 Московский государственный университет леса Eddy-current displacement transducer
EP2073019A2 (en) * 2007-12-21 2009-06-24 Weston Aerospace Limited Method and apparatus for monitoring gas turbine blades

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
THE USE OF EDDY CURRENT SENSORS FOR THE MEASUREMENT OF ROTOR BLADE TIP TIMING " SENSOR DEVELOPMENT AND ENGINE TESTING, Proceedings of the ASME Turbo Expo 2008: Power for Land, Sea and Air, June 9-13, 2008, Berlin, Germany *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012157903A (en) 2014-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10794731B2 (en) System and method for detecting position of device and position detection module
KR101476819B1 (en) Current sensing device using rogowski coil
CN109115868B (en) Defect depth detection device and method based on pulse eddy current
CN110763902B (en) High-precision arbitrary waveform electromagnetic current transformer and measuring method
CN205826736U (en) A kind of high accuracy single-turn cored structure formula electric current Online Transaction Processing
CN104749547A (en) Novel on-site power meter calibration instrument
RU2525614C1 (en) Device to measure multi-coordinate shifts of blade ends
CN111879847B (en) Magnetic flux leakage detection method and detection device
JP5877260B1 (en) How to determine the empty state of an electromagnetic flow meter
CN103278698A (en) Device and method for measuring oriented silicon steel iron loss value
KR101207665B1 (en) Method for measuring ripple voltage, and circuit for the same, and device equipped therewith
RU2621880C1 (en) Device for determining rotation speed of induction motor rotors
CN104614688A (en) C-type sensor for DC magnetic bias dynamic magnetic-flux measurement and detection method thereof
Frosini et al. An improved diagnostic system to detect inter-turns short circuits in low voltage stator windings
Peretto et al. Measurement of harmonic losses in transformers supplying nonsinusoidal load currents
RU2011112653A (en) METHOD FOR ELECTROMAGNETIC DEFECTOSCOPY-THICKNESS OF METRIC OF MULTI-COLUMN WELLS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2234706C1 (en) Measuring direct current transformer
RU2674580C1 (en) Method for determining saturation of the magnetic wire of current transformer
RU113014U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING PULSE LOSS OF ELECTRIC PULSING CURRENT MACHINES
RU2579868C1 (en) Method of measuring weber-ampere characteristics of electrotechnical article and device therefor
RU2686519C1 (en) Digital ferro-probe magnetometer
CN101369004B (en) Micro-phase shift fast transformation method used for excitation system frequency spectrum analysis
CN212433262U (en) High-frequency power measuring device
RU2381516C1 (en) Hysteresis loop recorder
SU1043481A1 (en) Electromagnetic method for measuring ferromagnetic article diameter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191228