Архитектура построения Системы - многоуровневая.

Нижний уровень Системы состоит из первичных измерительных преобразователей (ПИП), а так же станций сбора данных (ССД), предназначенных для измерения и регистрации параметров испытуемого изделия и технологического оборудования, выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства стендовых систем по заранее заданным алгоритмам.

Верхний уровень Системы - это:

• -  сервера сбора данных, предназначенные для приема и объединения информационных потоков от ССД, обработки и регистрации параметров, передачи и хранения полученных данных, выдачи управляющих команд в ССД для выполнения заданных функций;

• - автоматизированные рабочие места (АРМ) персонала, предназначенные для обработки полученных данных, визуализации значений параметров на экране мониторов, записи на диск.

Принцип действия Системы основан на:

• - преобразовании измеряемых физических величин (массового расхода топлива, давления газов и жидкостей, вибрации корпусов двигателя) в электрические сигналы при помощи ПИП;

• - преобразовании электрических сигналов датчиков в цифровой код и вычисление значений измеряемых физических величин комплексами измерительно-вычислительными типа MIC (Госреестр № 20859-09) исполнения MIC-036R, комплексами измерительными магистрально-модульными типа MIC-M (Госреестр № 46517-11), НПП “Мера”;

• - передачи результатов измерений по сети Ethernet от ССД на верхний уровень Системы;

• - регистрации результатов измерений параметров на диске с одновременным выводом их на мониторах Системы.

Обмен информацией и командами между ССД, серверами и операторскими станциями АРМ, входящими в состав Системы, осуществляется по вычислительной сети Ethernet.

Программное взаимодействие между ССД и серверами в сети осуществляется посредством стандартного протокола OPC (OLE for Process Control).

Система является изделием с переменным составом измерительных каналов, который определяется исходя из поставленной измерительной задачи. В состав системы входят следующие измерительные каналы:

• -   частоты вращения роторов;

• -    массового расхода топлива;

• -    давлений воздуха (газов) и жидкости;

-   температуры  воздуха (газов)  с применением термоэлектрических

преобразователей ТХА и ТХК;

-   температуры воздуха, жидкости с применением термопреобразователей

сопротивления с номинальными статическими характеристиками Pt100, 100П, 100М;

-   виброскорости ( виброускорения) корпусов двигателя .

Конструктивно Система представляет собой стойки с аппаратурой, соединённые через кроссовые шкафы с датчиками физических величин, расположенными на испытуемом изделии и стендовом оборудовании.

Система работает следующим образом.

Принцип измерения частоты вращения роторов основан на законе электромагнитной индукции. Вращение ротора ГТД через редуктор передается к индуктору, “зубья” которого, при прохождении в непосредственной близости от торца постоянного магнита датчика типа ДЧВ-2500 (ДЧВ-18М), установленного непосредственно на испытуемом изделии, изменяют магнитный поток его сердечника и наводят ЭДС индукции в обмотках. На выходе датчика генерируется напряжение с частотой, пропорциональной частоте вращения ротора ГТД. Электрический сигнал датчика частоты вращения поступает на вход Системы, которая нормирует импульсы сигнала по амплитуде и форме, преобразует частоту импульсных сигналов в цифровой код и вычисляет ее значение, а затем по формуле вычисления физической величины - значение частоты вращения ротора.

Измерение массового расхода топлива осуществляется с помощью расходомеров массовых типа ProMass-83F (Госреестр № 37000-08). Принцип измерения массового расхода топлива основан на управляемом возбуждении сил Кориолиса. Эти силы всегда возникают в системе, в которой одновременно присутствуют поступательное и вращательное движения. Величина силы Кориолиса зависит от движущейся массы, скорости ее перемещения и, следовательно, массового расхода. Вместо постоянной угловой скорости в расходомере Promass реализуется колебательное движение. В расходомерах массовых типа ProMass-83F две параллельные измерительные трубки с перемещающейся средой колеблются в противофазе. Возникающие в измерительных трубках силы Кориолиса приводят к фазовому сдвигу в колебаниях трубы: при нулевом расходе (среда неподвижна), трубки колеблются синфазно; перемещение среды приводит к замедлению колебания трубки на входе и ускорению на выходе. Разность фаз увеличивается по мере увеличения массового расхода. Электродинамические датчики регистрируют колебания трубок на входе и выходе. Равновесие системы обеспечивается за счет колебания двух измерительных трубок в противофазе. В качестве выходных сигналов используются импульсные сигналы с частотой, пропорциональной массовому расходу топлива. Система нормирует импульсы сигнала по амплитуде и форме, преобразует частоту импульсных сигналов в цифровой код и вычисляет ее значение, а затем по формуле вычисления физической величины - значение массового расхода топлива.

В измерительных каналах давления воздуха (газов) и жидкостей преобразование измеряемых физических величин в унифицированный сигнал постоянного тока осуществляется с помощью датчиков давления типа РПГ-08 (Госреестр № 32045-06), преобразователей давления измерительных типа APC-2000PD, APR-2000PD (Госреестр № 48825-12). Принцип действия указанных измерительных каналов основан на зависимости выходного сигнала постоянного тока датчиков давления от воздействия измеряемого давления на чувствительный элемент датчика. Выходной сигнал датчика поступает на вход комплекса типа MIC. Система преобразует силу постоянного тока в цифровой код, вычисляется значение силы, а затем по индивидуальной функции преобразования измерительного канала - значение измеряемого давления.

Для измерения давления воздуха (газов) применяется также интеллектуальный сканер давления модели 9116 системы NetScanner (далее - NS 9116), фирмы Pressure Systems Incorporated, который представляет собой полностью автономное многоканальное устройство измерения дифференциального давления. С выхода NS 9116 информация с результатами измерения давлений передаётся по протоколу Ethernet через блок коммутационный МБР на ССД, где обрабатывается с помощью программного обеспечения Recorder.

Принцип действия измерительных каналов температуры воздуха (газов) и жидкостей заключается в преобразовании электрических аналоговых сигналов, поступающих от термоэлектрических преобразователей (ТП) и термопреобразователей сопротивления (ТС), в цифровой код и дальнейшей их обработке с помощью программного обеспечения Recorder.

Преобразование выходного сигнала ТП основано на зависимости термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) термопары от разности температур между «горячими» и «холодными» спаями. Измерение ТЭДС, температуры «холодного» спая ТП осуществляется с помощью комплексов типа MIC-M исполнения MIC-140.

Преобразование выходного сигнала ТС основано на зависимости изменения сопротивления ТС от температуры среды. Сигнал, пропорциональный изменению сопротивления, поступает на вход Системы, в котором преобразуется в цифровой код и вычисляется значение сопротивления, а затем по номинальной статической характеристике преобразования ТС типов Pt100, 100П, 100М - значение температуры.

Принцип действия измерительного канала виброскорости (виброускорения) основан на использовании вибропреобразователей типа МВ-43 (Госреестр № 16985-08), преобразующих механические колебания корпусов ГТД в электрический заряд, пропорциональный виброускорению. Электрические заряды переменной частоты от вибропреобразователя поступают на вход комплекса типа MIC-M исполнения MIC-236 и преобразуются с помощью усилителя заряда в напряжение. Выходное напряжение усилителя заряда, пропорциональное виброускорению корпуса ГТД, импульсные сигналы от датчиков частоты вращения с частотой, пропорциональные частоте вращения роторов ГТД, поступают на вход комплекса типа MIC-M исполнения MIC-553 PXI и преобразуются в цифровой код. Система с помощью программного обеспечения MR-300 вычисляет значения амплитуды измеряемых напряжений, а затем с учетом индивидуальных характеристик измерительных каналов:

• - амплитудное значение виброускорения корпуса двигателя;

• - частота оборотов роторов двигателя в секунду;

• - амплитудное значение виброскорости корпуса двигателя в привязке к частотам вращения его роторов.

приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Комплектность Системы

Диапазоны измерений и значения пределов погрешностей измерительных каналов Системы приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Метрологические характеристики

Технические характеристики приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики