конструкция могут быть изменены. Так, например, датчики, рабо­ тающие в последней ступени крупной паровой турбины, имеют наружный диаметр 2 0 мм и длину 80 мм, причем число витков ка­ тушки датчика доведено до 2000. Это объясняется тем, что лопат­ ки таких турбин обычно имеют разные длины, в результате чего зазор между датчиком и лопаткой, имеющей наименьшую длину, может достигать 3 мм. С другой стороны, лопатки этого рабочего колеса турбины имеют значительные размеры: длина хорды пери­ ферийного сечения достигает 0,5 м. Поэтому в данном случае раз­ меры датчика по сравнению с хордой лопатки по-прежнему оста­ ются незначительными, но их абсолютное увеличение позволяет резко увеличить чувствительность датчика. Увеличение чувстви­ тельности датчика требуется еще и потому, что для предотвраще­ ния эрозии датчика капельками конденсирующегося пара он снабжается титановым колпачком.

Другой вариант конструкции индукционного датчика приведен на рис. 3.5, б. Этот датчик предназначен для работы в малогаба­ ритной ступени осевого компрессора, имеющей наружный тонко­ стенный стальной корпус. Поэтому размеры датчика уменьшены и он не вворачивается в корпус на резьбе, а крепится двумя болти­ ками. Кроме того, стенка корпуса турбомашины является состав­ ной частью его магнитопроводящей системы.

При больших размерах исследуемого рабочего колеса с успе­ хом можно использовать индукционные датчики, выпускаемые датской фирмой «Брюль и Къер», а также фирмой RFT (ГДР). Эти датчики генерируют импульсы хорошей формы при амплиту­ де в несколько вольт, но имеют большие размеры (диаметр 2 0 мм).

3.3.3. Область применения индукционных датчиков

Индукционный датчик является генераторным и не нуждается в подводе внешнего питания. Обычно он обладает сравнительно низким внутренним сопротивлением (несколько десятков ом), что обеспечивает его высокую помехоустойчивость. Эти достоинства индукционных датчиков, а также простота их конструкции дела­ ют желательным их применение во всех случаях, когда это воз­ можно. Поэтому обычно в качестве оборотного и корневого дат­ чиков используют датчики индукционного типа.

Однако индукционные датчики обладают двумя существенны­ ми недостатками. Прежде всего датчики индукционного типа мо­

на. Правда, при Кратковременных испытаниях на торцы лопаток можно наносить ферромагнитный слой, например железный по­ рошок с клеем кли никелевое покрытие. Такая технология в нас­ тоящее время еще недостаточно отработана. Нанесение железно­

го порошка с эпоксидным клеем можно рекомендовать для стек­ лопластиковых лопаток, так как здесь можно ожидать прочного

контакта клея с материалом лопатки.

Другим недостатком индукционных датчиков является ограни­ чение по температуре, при которой они сохраняют работоспособ­ ность. Обычная изоляция обмотки катушки датчика выдерживает температуру не более 140 .160° С. Применение специальных ви­ дов изоляции, а также пропитка катушек высокотемпературными лаками позволяют сохранить работоспособность датчика до тем­ пературы 700° С. Выше этой температуры (точка Кюри) материал сердечника начинает терять магнитные свойства. Принципиально возможно использование охлаждения индукционных датчиков, но это значительно усложнило бы их конструкцию и вряд ли оказа­ лось практичным.

3.4. ЕМКОСТНЫЙ ДАТЧИК

3.4.1. Основные положения

Рассмотрим электрическую схему цепи емкостного датчика, которая представлена на рис. 3.6, а.

Емкость Сд «датчик—лопатка» соединена с «землей» не непо­ средственно, а через масляный слой подшипников. Фактически подшипники представляют собой конденсаторы, суммарная ем­

а )

Рис. 3.6. Электрическая схема цепи емкостного датчика (а) и ее эквивалентная схема (б)

кость которых на несколько порядков выше емкости датчика. По­ этому для импульса тока, вырабатываемого датчиком, полным согротивлением подшипника можно пренебречь.

Сам датчик и провод, соединяющий его пластину с нагрузоч­ ным сопротивлением (т. е. цепь), обладают сравнительно боль­ шой емкостью Сц относительно «земли». Эта емкость шунтирует рабочую емкость датчика Сд — уменьшая амплитуды и искажая форму его сигнала. Параллельно емкости Сц включена входная емкость нагрузки Свх. Обе эти емкости образуют общую паразит­ ную емкость Сп=Свх + Сц, шунтирующую рабочую емкость дат­ чика Сд.

Представим емкость С в виде

С = Сл (/) + С„= Слпих [Ся (X) + С„].

Таким образом, сигнал датчика определяется двумя парамет­ рами: отношением паразитной емкости к амплитуде изменения емкости

QС||

Сд щах

иотношением времени прохождения лопаткой радиуса датчика DBll/2 к постоянной времени цепи

ская пластина, имитирующая лопатку, устанавливалась в различ­ ные положения по отношению к электроду датчика и измерялась емкость этой пары в функции их взаимного расположения.

Обработка результатов этих экспериментов показала, что эта

После подстановки в уравнение (3.16) выражения для функ­ ции Сп(х) в виде (3.17) получается окончательное уравнение для расчета

^+ =------------— [Г—2хехр(—х 2)} = = ------------

Результаты численного решения этого уравнения представле­ ны на рис. 3.7 для трех значений приведенной паразитной емко­ сти Сп=10; 100 и 1000 при Г=100. На рисунке видно, что им­ пульс напряжения имеет биполярную форму с крутым фронтом и

Oi

О