RU2688629C1 - Digital non-contact multichannel telemetric system - Google Patents
Digital non-contact multichannel telemetric system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688629C1 RU2688629C1 RU2018117262A RU2018117262A RU2688629C1 RU 2688629 C1 RU2688629 C1 RU 2688629C1 RU 2018117262 A RU2018117262 A RU 2018117262A RU 2018117262 A RU2018117262 A RU 2018117262A RU 2688629 C1 RU2688629 C1 RU 2688629C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- unit
- sensors
- frequency
- systems
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
Abstract
Description
Изобретение относится к обеспечению испытаний газотурбинных двигателей, в частности, отладки лопаточного аппарата компрессоров и турбин, а также может быть использовано в практике измерений деформаций, температур, вибраций на любых вращающихся и подвижных частях агрегатов.The invention relates to the provision of tests of gas turbine engines, in particular, the debugging of the blade apparatus of compressors and turbines, and can also be used in the practice of measuring deformations, temperatures, vibrations on any rotating and moving parts of units.
Известен телеметрический передатчик для испытательных технологий на вращающихся узлах изделий, обеспечивающий бесконтактную передачу данных и индукционное питание со встроенной диагностикой ротора (Системы телеметрии Эл-Скада).Known telemetry transmitter for test technology on rotating parts of products, providing contactless data transmission and inductive power supply with built-in diagnostics of the rotor (Al-Scud telemetry system).
Известна также контрольно-измерительная система КИС 1.1, предназначенная для измерения сигналов с тензорезисторных датчиков, установленных на вращающихся лопатках в роторной части авиационного турбореактивного двигателя, их преобразования и передачи на автоматизированное место оператора (Госреестр средств измерений №32248-06) и включающая:Also known is the measuring and measuring system KIS 1.1, designed to measure signals from strain gauges installed on rotating blades in the rotor part of an aircraft turbojet engine, converting and transmitting them to the automated position of the operator (State Register of Measuring Instruments No. 32248-06) and including:
- Роторную часть: тензорезисторы, блок УСП 1.1 (инструментальный усилитель, фильтр низкой частоты, многоканальные аналого-цифровые преобразователи, устройства управления), инфракрасный передатчик;- The rotor part: strain gauges, USP 1.1 unit (instrumentation amplifier, low-frequency filter, multichannel analog-digital converters, control devices), infrared transmitter;
- Статорную часть: блок ПУ 1.1 (прием данных, формирование кадров, интерфейс RS-485, индукционная накачка питания), измерительные модули;- Stator part: PU 1.1 block (data reception, framing, RS-485 interface, induction pumping of power), measurement modules;
- Автоматизированное рабочее место.- Automated workplace.
Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом). Однако данная система имеет ограниченное число каналов регистрации, недостаточный набор подключаемых датчиков, узкую полосу измеряемых сигналов и не может обеспечить всю совокупность измерений при проведении испытаний.This solution is the closest to the technical essence and the achieved result of the present invention (prototype). However, this system has a limited number of registration channels, an insufficient set of connected sensors, a narrow band of measured signals and cannot provide the entire set of measurements during the tests.
Технический результат изобретения направлен на повышение точности измерения параметров вращающихся узлов изделий, увеличение информативности испытаний, снижение влияния помех и сокращение затрат за счет уменьшения количества проводимых испытаний.The technical result of the invention is aimed at improving the accuracy of measuring the parameters of rotating parts of products, increasing the information content of the test, reducing the effect of interference and reducing costs by reducing the number of tests performed.
Цифровой бесконтактный многоканальный телеметрический комплекс состоит из измерительного блока, статорного блока, блока приема и регистрации, питания и средств визуализации. Причём, измерительный блок выполнен в виде компактных модулей, на основе 8-ми слойных гибких плат, залитых высокопрочными компаундами, работающих в диапазоне температур от минус 50 до +125 градусов и выдерживающих центростремительное ускорение до 40000 g и вибрации до 150 g. В свою очередь, каждый измерительный модуль имеет дублированные высокочастотные каналы передачи данных, а антенная система позволяет одновременное подключение 16 передающих устройств с суммарной пропускной способностью на комплекс не менее 200 МБит/сек., с динамическим диапазоном каналов тензометрирования до 60 кГц и с неравномерностью амплитудно-частотной характеристики не более 0,5 дБ. Дополнительно измерительный блок снабжен встроенной системой самодиагностики состояния датчиков и кабельных линий, а также возможностью переключения на резервные группы датчиков, при этом измерительный и статорный блоки оборудованы специальными экранированными антенными системами для использования маломощных высокочастотных передатчиков и систем индукционного питания при обеспечении электромагнитной совместимости комплекса.Digital non-contact multichannel telemetry complex consists of a measuring unit, a stator unit, a receiving and recording unit, power supply and visualization tools. Moreover, the measuring unit is made in the form of compact modules, based on 8-layer flexible boards, filled with high-strength compounds, operating in the temperature range from minus 50 to +125 degrees and withstanding centripetal acceleration up to 40000 g and vibration up to 150 g. In turn, each measuring module has duplicated high-frequency data transmission channels, and the antenna system allows simultaneous connection of 16 transmitters with a total bandwidth of at least 200 Mbit / s complex, a dynamic range of strain gauge channels up to 60 kHz and uneven amplitude frequency response not more than 0.5 dB. Additionally, the measuring unit is equipped with built-in self-diagnostics of the state of sensors and cable lines, as well as the ability to switch to redundant sensor groups, while the measuring and stator units are equipped with special shielded antenna systems for using low-power high-frequency transmitters and inductive power supply systems while ensuring electromagnetic compatibility of the complex.
Технический результат достигается использованием компактных (малогабаритных) измерительных модулей для работы в ограниченном пространстве испытываемого изделия, что упрощает их размещение внутри объема работающего двигателя, исключает дисбаланс на высоких оборотах и позволяет использовать большее число измерительных преобразователей, а также применением дополнительных измерительных трактов, обеспечивающих возможность подключения других видов датчиков (температуры, давления), что значительно расширяет функциональные и диагностические возможности комплекса. Конструкция телеметрического комплекса имеет модульную структуру, позволяющую комбинировать количеством и типами подключаемых преобразователей. Измерительные тензометрические тракты оснащены 24-битными аналого-цифровыми преобразователями, возможностью переключения диапазонов измерений и высокой полосой пропускания (до 60 кГц с неравномерностью амплитудно-частотной характеристики не более 0,5 дБ), что позволяет увеличить точность получаемых данных и зарегистрировать значительно более быстрые процессы. Высокоскоростные каналы передачи данных (не менее 200 МБит/сек) позволяют передать полный объем информации, полученный в ходе испытаний.The technical result is achieved by using compact (small-sized) measuring modules for operation in the confined space of the test product, which simplifies their placement within the volume of the operating engine, eliminates the imbalance at high speeds and allows the use of a larger number of measuring transducers, as well as using additional measuring paths that allow other types of sensors (temperature, pressure), which significantly expands the functional and diagnostic complex features The design of the telemetry complex has a modular structure that allows you to combine the number and types of connected transducers. Measuring strain-gauge paths are equipped with 24-bit analog-digital converters, the ability to switch measurement ranges and high bandwidth (up to 60 kHz with uneven amplitude-frequency characteristics of not more than 0.5 dB), which allows to increase the accuracy of the data and register much faster processes . High-speed data transmission channels (at least 200 Mbit / s) allow you to transfer the full amount of information obtained during the test.
Новизна изобретения заключается в расширении функциональных возможностей комплекса посредством: увеличения числа измерительных каналов без увеличения занимаемого объема, более высокой полосы пропускания каналов, подключения дополнительных типов датчиков и резервных групп датчиков, изменения режимов работы измерительных модулей по ходу испытаний, дублирования каналов связи. Впервые предложено использование компактных полнофункциональных измерительных модулей со встроенной диагностикой и высокоскоростным резервированным каналом передачи данных и стабилизаторов питания, расположенных непосредственно на вращающихся узлах и предназначенных для работы в экстремальных условиях эксплуатации (внутри авиационного двигателя в режиме полета, роторная часть вращается с высокой скоростью, при которой центростремительное ускорение, действующее на устройства может достигать 40 000g, вибрации 150 g, а температура в месте расположения устройств меняется в диапазоне от -50 до +125 градусов).The novelty of the invention lies in expanding the functionality of the complex by: increasing the number of measuring channels without increasing the occupied volume, higher channel bandwidth, connecting additional types of sensors and redundant sensor groups, changing the operating modes of the measuring modules during testing, duplicating communication channels. For the first time, the use of compact full-featured measuring modules with built-in diagnostics and high-speed redundant data transmission channel and power stabilizers, located directly on rotating nodes and designed to work in extreme conditions of operation (inside the aircraft engine in flight mode, the rotor part rotates at high speed, at which The centripetal acceleration acting on devices can reach 40,000g, vibrations 150g, and temperatures per month Those device locations range from -50 to +125 degrees).
Цифровой бесконтактный многоканальный телеметрический комплекс представлен на рис. 1, где обозначено: 1 - роторный блок, содержащий ротор антенной системы, в котором конструктивно закреплены высоко-частотные антенны передачи данных и приемные антенны индукционного питания. С ротором антенной системы жестко закреплен держатель модулей. В держателе модулей размещены контактные колодки антенн и до 8 измерительных модулей и стабилизаторов питания. Соединение модулей, стабилизаторов и антенн выполняется объединительной платой, также содержащей разъем для подключения датчиков. Все части блока жестко закрепляются на валу испытываемого изделия; 2 - статорный блок с антенной системой, содержащий держатель, в котором конструктивно закреплены принимающая высокочастотная антенна и передающая антенна для индукционной накачки питания. Статор антенной системы закрепляется на неподвижной части корпуса испытываемого изделия; 3 - блок приема, питания и средств визуализации, в который входят: шасси для установки модулей управления и демодуляции, усилители мощности сигналов, согласователь, рабочее место оператора.Digital non-contact multichannel telemetry complex is presented in Fig. 1, where indicated: 1 - a rotor unit containing a rotor antenna system, in which high-frequency data transmission antennas and receiving antennas power antennas are structurally fixed. With the rotor of the antenna system the holder of the modules is rigidly fixed. In the holder of the modules are placed the terminal blocks of the antennas and up to 8 measuring modules and power stabilizers. The connection of modules, stabilizers and antennas is performed by a backplane, which also contains a connector for connecting sensors. All parts of the unit are rigidly fixed on the shaft of the test product; 2 - a stator unit with an antenna system, comprising a holder in which a receiving high-frequency antenna and a transmitting antenna for inductively pumping power are structurally fixed. The stator of the antenna system is fixed on the fixed part of the body of the test product; 3 - a unit for receiving, powering and visualization tools, which includes: a chassis for installing control and demodulation modules, power amplifiers of signals, a coordinator, an operator’s workplace.
Комплекс работает следующим образом. Измерительные модули получают данные с датчиков, обрабатывают их, фильтруют и передают в цифровом виде по высокочастотному каналу на передающие антенны ротора, при этом канал передачи данных каждого измерительного модуля имеет резервирование. Данные от каждого измерительного модуля принимаются отдельным модулем-приемником, также имеющим резервирование канала связи. Программное обеспечение управляет работой измерительных модулей, обеспечивает непрерывную запись данных с возможностью обработки информации в темпе проведения испытаний. Специальный протокол обеспечивает избыточность для восстановления данных при работе в условиях помех и гарантирует их достоверность.The complex works as follows. The measuring modules receive data from the sensors, process them, filter and transmit in digital form via a high-frequency channel to the transmitting antennas of the rotor, while the data channel of each measuring module is redundant. Data from each measuring module is received by a separate receiver module, also having redundancy of the communication channel. The software controls the operation of the measuring modules, provides continuous data recording with the possibility of processing information in the pace of testing. A special protocol provides redundancy for data recovery when operating in a noise environment and ensures their reliability.
Для достижения необходимой компактности и прочности применены специальные технологии монтажа на 8-ми слойных гибких платах и заливки высокопрочными компаундами, что упрощает размещение измерительной системы внутри работающего изделия, а минимальное расстояние от датчиков до измерительной системы снижает влияние помех и наводок, что позволяет получить более точные данные. Каждый измерительный модуль имеет дублированные высокочастотные каналы передачи данных, что в совокупности с антенной системой позволяет подключить одновременно до 16 передающих устройств с суммарной пропускной способностью на комплекс не менее 200 МБит/сек., что позволяет значительно увеличить поток передаваемых данных и использовать более 150 различных измерительных каналов с широким динамическим диапазоном каналов тензометрирования (до 60 кГц, с неравномерностью амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) не более 0,5 дБ). Это позволяет получить все необходимые данные при минимальном количестве испытаний (уменьшается число сборок/разборок изделия для перемонтажа датчиков), а также зарегистрировать высоко динамические процессы во всем необходимом диапазоне частот.To achieve the required compactness and durability, special mounting technologies were used on 8-layer flexible boards and high-strength compounding, which simplifies the placement of the measuring system inside a working product, and the minimum distance from the sensors to the measuring system reduces the effects of noise and interference, which allows to obtain more accurate data. Each measuring module has duplicated high-frequency data transmission channels, which together with the antenna system allows you to connect up to 16 transmitters with a total bandwidth of at least 200 Mbit / s per complex, which allows you to significantly increase the flow of transmitted data and use more than 150 different measuring channels with a wide dynamic range of strain gauging channels (up to 60 kHz, with uneven amplitude-frequency characteristic (AFC) not more than 0.5 dB). This allows you to get all the necessary data with a minimum number of tests (the number of assemblies / disassemblies of the product for reassembling the sensors decreases), as well as registering highly dynamic processes in the entire required frequency range.
Измерительный блок снабжен встроенной системой самодиагностики и диагностики состояния датчиков и кабельных линий, а также возможностью переключения на резервные группы датчиков при обнаружении повреждений, что позволяет значительно снизить затраты на повторные испытания, вызванные обрывами и замыканиями датчиков, неизбежно возникающими в процессе испытаний в экстремальных условиях.The measuring unit is equipped with built-in self-diagnostics and diagnostics of sensors and cable lines, as well as the ability to switch to redundant sensor groups when damage is detected, which significantly reduces the cost of re-testing caused by interruptions and short-circuits of sensors that inevitably arise during testing under extreme conditions.
Устройство значительно расширило возможности регистрации параметров на труднодоступных вращающихся и подвижных узлах в сложных условиях эксплуатации. Заявляемое устройство может быть базовым при оснащении испытательных стендов газотурбинных двигателей, газотурбинных установок, бортовых систем измерений.The device has significantly expanded the possibility of registering parameters on remotely rotating and moving parts in difficult operating conditions. The inventive device can be basic when equipping test stands of gas turbine engines, gas turbine installations, onboard measurement systems.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018117262A RU2688629C1 (en) | 2018-05-10 | 2018-05-10 | Digital non-contact multichannel telemetric system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018117262A RU2688629C1 (en) | 2018-05-10 | 2018-05-10 | Digital non-contact multichannel telemetric system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2688629C1 true RU2688629C1 (en) | 2019-05-21 |
Family
ID=66637033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018117262A RU2688629C1 (en) | 2018-05-10 | 2018-05-10 | Digital non-contact multichannel telemetric system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2688629C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761142C1 (en) * | 2021-03-16 | 2021-12-06 | Гурий Алексеевич Кушнер | Telemetry complex of technical diagnostics of the ship's shaft line |
WO2022019796A1 (en) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "МЕРА" (ООО "НПП "МЕРА") | Measuring and data transmission module for wireless telemetry systems |
RU2789303C1 (en) * | 2022-09-01 | 2023-02-01 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Measuring complex for aircraft engine flight tests |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2381935C1 (en) * | 2008-07-01 | 2010-02-20 | Открытое Акционерное Общество "Завод "Автоприбор" | Device to monitor railway car wheel pair axle box |
RU2513120C2 (en) * | 2009-01-02 | 2014-04-20 | МАРТИН САЙНТИФИК ЭлЭлСи | Reliable system for transmitting data over wire conduit |
RU2638182C2 (en) * | 2012-04-20 | 2017-12-12 | Смартсуич Пти Лтд. | Programmable device for controlling electric equipment |
-
2018
- 2018-05-10 RU RU2018117262A patent/RU2688629C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2381935C1 (en) * | 2008-07-01 | 2010-02-20 | Открытое Акционерное Общество "Завод "Автоприбор" | Device to monitor railway car wheel pair axle box |
RU2513120C2 (en) * | 2009-01-02 | 2014-04-20 | МАРТИН САЙНТИФИК ЭлЭлСи | Reliable system for transmitting data over wire conduit |
RU2638182C2 (en) * | 2012-04-20 | 2017-12-12 | Смартсуич Пти Лтд. | Programmable device for controlling electric equipment |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022019796A1 (en) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "МЕРА" (ООО "НПП "МЕРА") | Measuring and data transmission module for wireless telemetry systems |
RU2761142C1 (en) * | 2021-03-16 | 2021-12-06 | Гурий Алексеевич Кушнер | Telemetry complex of technical diagnostics of the ship's shaft line |
RU2789303C1 (en) * | 2022-09-01 | 2023-02-01 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Measuring complex for aircraft engine flight tests |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2688629C1 (en) | Digital non-contact multichannel telemetric system | |
CN103453947A (en) | Differential pressure transmitter with redundant sensors | |
CN104296786B (en) | Digital bridge capacitive measuring module | |
CN108827536A (en) | Online dynamic balance detection system and detection method are assembled by a kind of combination revolution system | |
CA2621313C (en) | Pressure transmitter with acoustic pressure sensor | |
CN103364180A (en) | Systems and methods of identifying types of faults | |
CN109373944A (en) | A kind of air foil bearing air-film thickness measuring system based on ultrasound and method | |
CN117168685B (en) | Dynamic balance tester for engine group preparation | |
CN112014106A (en) | Rolling bearing vibration test device | |
CN106907347A (en) | A kind of axial fan blade embedded radio vibration measuring system | |
JP6879666B2 (en) | Telemeter measurement system | |
CN104483572A (en) | Method, device and system for testing precision of valve positioner | |
CN202372253U (en) | Portable digital vibration platform | |
CN109000777A (en) | A kind of marine shafting twisting vibration measuring system calibrating installation | |
RU2761142C1 (en) | Telemetry complex of technical diagnostics of the ship's shaft line | |
CN207420937U (en) | A kind of axial fan blade embedded radio vibration detecting device | |
RU2492441C2 (en) | Device for measuring vibration | |
CN210981601U (en) | Torque measuring device for industrial robot arm driving motor | |
CN107272658A (en) | A kind of efficiency monitoring device, bull-dozer power assembly and bull-dozer | |
CN113702049A (en) | Aeroengine starting torque measuring device | |
CN114018364A (en) | Oil level detection temperature correction system and method for closed oil-filled power equipment | |
CN112649085A (en) | Remote measurement system and method for vibration signals of industrial equipment | |
CN105424250A (en) | Rotating shaft instantaneous torque detection device and rotating shaft instantaneous torque detection method | |
RU2567017C2 (en) | Method and device for machine diagnostics | |
CN113454426A (en) | Detection system and wind driven generator |