Способ измерения частотной характеристики объекта

Способ измерения частотной характеристики объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретения - повышение точности измерения частотной характеристики малоразмерного рабочего колеса турбины с густорасположенными лопатками. Способ заключается в том, что с помощью пьезокерамического возбудителя возбуждают в объекте гармонические колебания на резонансной частоте, регистрируют колебания объекта, определяют амплитудно-частотную хара ктеристику объекта. Способ отличается от известных способов тем, что перед возбуждением колебаний пьезокерамический преобразователь нагревают до температуры, равной точке Кюри, испаряют при данной температуре жидкость , находящуюся в порах пьезокерамического преобразователя, до достижения относительного содержания жидкой фазы, обеспечивающего гармонические смещения ионов кристаллической решетки пьезокерамического материала преобразователя. Исключение жидкой фазы позволяет повысить точность измерений. 1 з.п. ф-лы, I) ил. сз Ј3SЈS

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5$)5 с О1 ..Ф 17/oo

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

П0 ИЗОБРЕТЕННЯМ И ОТНРЫТИЛМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4347619/28 (22) 21,12,87 (46) 15 ° 12,91, Бюл. 1t 46 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) И.М.Филиппов и Е,Н.Иванов (53) 620,178 (088.8) (56) S raminadham М,, Danielski J.., Nahrenho1.t o. Free vibration апа1уsis of annular sector plates by

holographic experiments — Journal

of. Sound and Vibration, 1984, 95, 3, р. 334-340, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретения повышение точности измерения частотной характеристики малоразмерного рабочего колеса турбины с густорасположенными лопатками. Способ заклюИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования динамической прочности деталей и узлов турбоагрегатов, в частности рабочих колес малоразмерных турбин с густорасположенными лопатками, Цель изобретения - повышение точности измерения частотной характеристики малоразмерного рабочего колеса турбины с густорасположенными лопатками.

На фиг.1 представлена схема ус.тановки, реализующей способ на

2 чается в том, что с помощью пьезокерамического возбудителя возбуждают в объекте гармонические колебания на резонансной частоте, регистрируют колебания объекта, определяют амплитудно-частотную характеристику объекта, Способ отличается от известных способов тем, что перед возбуждением колебаний пьезокерамический преобразователь нагревают до температуры, равной точке Кюри, испаряют при данной температуре жидкость, находящуюся в порах пьезокерамического преобразователя, до достижения относительного содержания жидкой фазы, обеспечивающего гармонические смещения ионов кристаллической решетки пьезокерамического материала преобразователя. Исключение жидкой фазы позволяет повысить точность измерений. 1 э.п. ф-лы, 4 ил.

1 фиг,2 - график изменения температу;ры сегнетоэлектрического преобразователя по времени Т = Т (), на фиг.3 — график изменения напряжения, подаваемого на электроды сег" нетоэлектрического преоСраэователя, по времени U = U (); на фиг,4 ,график относительного содержания жид кой фазы в кристаллической решетке сегнетоэлектрического преобразователя, по времени g =(/ (c,).

На фиг, приняты следующие обозначения: Т вЂ” рабочая температура, при которой проводя измерения, Т

1698651 и Т вЂ” соответственно нижний и верх2 ний предел рабочего интервала температур, при котором наилучшим образом проявляются сегнетоэлектрические свойства преобразователя, Т1с. То(Т; Тк - точка Кюри, . У рабочее напряжение, U< — напряжение, подаваемое на электроды преобразователя в период его охлаждения на воздухе, когда Т = Т, U — напряжение, подаваемое на электроды преобразователя в период его охлаждения на воздухе, когда Т = Т, 0iU<

<ф — относительное содержание жидкой фазы, обеспечивающее гармоническое смещение ионов кристаллической решетки.

Установка для измерения частотной характеристики рабочего колеса тур- 2п бины (фиг. 1) состоит из пьезокерамического возбудителя 1 гармонических колебаний, питающегося от электрического генератора 2, частота которого контролируется электронно- 25 счетным частотомером 3, Механические колебания исследуемого объекта 4 улавливаются емкостным датчиком 5, который установлен на испытываемом объекте 4. Датчик 5. электрически 3В связан с блоком 6 преобразования сигналов, состоящим из колебательного контура с емкостью-подстройкой С и электрического генератора высокой частоты (ГВЧ), которые настраиваются на одну и ту же частоту (1 МГц). Блок преобразования сигналов имеет автономное питание от блока ? питания и электрически связан с осциллографом 8, 40

" Установка для осуществления способа работает следующим образом.

В исследуемом объекте 4 (рабочем колесе турбины) возбуждают гармони- 4 ческие колебания на резонансных частотах путем преобразования электрического сигнала, получаемого на выходе электрического генератора 2, в смещение ионов кристаллической решетки, содержащей в качестве основной сегнетоэлектрическую фазу, с помощью пьезокерамического возбудителя гар монических колебаний. Колебания рабочего колеса турбины 4 улавливаются емкостным датчиком 5, образующим с лопаткой рабочего колеса турбины переменную емкость, а обратно преобразуются в электрический сигнал с помощью блока 6 преобра зова ни я с иг налов. Амплитудные характеристики колебаний снимаются посредством осциллографа 8, а частотные характеристики - посредством электронносчетного частотомера 3. Высокая чувствительность системы обеспечивается включением в блок 6 преобразования сигналов электрического генератора высокой частоты и колебательного контура, Пьезокерамический возбулитель 1 представляет собой неоднородную систему, содержащую наряду с основной сегнетоэлектрической фазой включения из других фаз.

Составляющие эту систему кристаллы (зерна) имеют различные размеры, форму и дефекты кристаллической решетки, которые заполняются частицами жидкости, препятствующей индукции дипольных моментов в атомах и ионах, что искажает картину гармонических колебаний ионов кристаллической решетки и снижает точность измерений. Для повышения точности измерений необходимо предварительно уменьшить содержание жидкой фазы в пьезокерамическом возбудителе 1, что осуществляется следующим образом.

Сначала отключают электрическое напряжение, подаваемое на электроды пьезокерамического возбудителя 1, для предотвращения. пробоя пьезокерамического элемента при последующем нагреве. Ратем элемент удаляют из зоны контакта с исследуемым объектом 4, чтобы сохранить вибрационные характеристики объекта от воздействия на объект высоких термических напряжений (фиг. 2-4, участок I-II). В дальнейшем нагревают пьезокерамический элемент до температуры, равной точке Кюри (3) (участок Ii-III) максимальному значению температуры Т, при которой в элементе сохраняются сегнетоэлектрические свойства, позволяющие иметь в определенном интервале температур спонтанную поляризацию, На этом участке происходит частичное испарение частиц жидкости. На участке Ш-IV происходит последующее испарение избыточной жидкости при постоянной температуре Т = Tö, После достижения относительного содержания жидкой фазы значения, обеспе1698651

30 чивающего гармоническое смещение ионов кристаллическоЙ решетки () =

= Щ, (фиг,4), пьезокерамический элемент охлаждают на воздухе до температуры Т = Тд (участок IV-VI), 5

Затем элемент подводят в зону контакта с исслелуемым объектом 4 (участок VI-VII) и на его электроды подают рабочее напряжение U . Дальнейшее измерение колебаний происходит при рабочих значениях параметров

То, 11ов VeB процессе охлаждения пьезокерамического элемента на воздухе от температуры Т до температуры Т (фиг.3) на электроды пьезокерамического элемента может подаваться монотонно возрастающее напряжение (фиг. 3, участок

V-VI) что позволит предотвратить возможную реориентацию части доменов под действием накопившихся зарядов и внутренних напряжений, При этом подаваемое напряжение не должно превышать значения U особенно, если

Т и U велики, для предотвращения о пробоя и ьезокерамического элемента.

Таким образом, изобретение позволит исключить влияние жидкой фазы, препятствующей индукции дипольных моментов в атомах и ионах, на гармонические колебания ионов кристаллической решетки, что повысит точность измерения по сравнению с прототипом, фоp ynà и зобрeте ния

1, Способ измерения частотнои ха рактеристики объекта, заключающийся в том, что с помощью пьезокерамического возбудителя возбуждают в объекте гармонические колебания на резонансной частоте, регистрируют колебания объекта, определяют амплитудно-частотную характеристику объекта, о т л и.ч а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения точности измере- ния частотной характеристики малоразмерного рабочего колеса с густо- расположенными лопатками турбины, перед возбуждением колебаний пьезокерамический преобразователь нагревают до температуры, равной точке

Кюри, испаряют при данной температуре жидкость, находящуюся в порах пьезокерамического преобразователя, до достижения относительного содержания жидкой фазы, обеспечивающего гармоническое, смещение ионов кристаллической решетки пьезокерамического материала преобразователя, охлаждают пьезокерамический преобразователь до рабочей температуры.

2. Способ по и,1, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что, с целью предотвращения реориентации части доменов пьезокерамического материала во время охлаждения пьезокерамического преобразователя, на него воздействуют направленным электрическим полем.

1698651

Составитепь Л,Иесова

Редактор Н.Сильнягинэ Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская

Заказ ч676 Тираж Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-падете.ньский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101