Оптоэлектронный дискретно-фазовый преобразователь локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Данилин Сергей Александрович

• Данилин Сергей Александрович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Данилин Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМЫ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

1.1 Криволинейная поверхность лопаток газотурбинных двигателей

как пример объекта контроля

1.2 Классификация и сравнительный анализ существующих методов и устройств для определения и контроля параметров формы криволинейных поверхностей

1.2.1 Контактные методы контроля формы поверхностей

1.2.2 Бесконтактные методы контроля формы поверхностей

1.3 Требования к методам и средствам определения параметров формы поверхностей лопаток ГТД, предъявляемым со стороны производственно-технологического процесса

1.4 Выбор перспективного метода определения параметров формы

поверхности лопаток ГТД

1.4.1 Определение базовой структурной схемы оптоэлектронного дискретно-фазового преобразователя для контроля параметров формы криволинейных отражающих поверхностей

1.5 Выводы по 1 главе

2 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ДИСКРЕТНО-ФАЗОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЛОКАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМЫ ОТРАЖАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

2.1 Математическая модель формирования информационного светового потока оптоэлектронного дискретно-фазового преобразователя

локальных параметров формы криволинейной поверхности

2.1.1 Определение граничных условий видимости отражающей криволинейной поверхности при вращении оптической насадки

2.1.2 Формирование информационного потока излучения ОЭДФП

при взаимодействии с криволинейной отражающей поверхностью

2.2 Алгоритм численного интегрирования для вычисления

информационного светового потока ОЭДФП

2.3 Исследование математической модели оптоэлектронного первичного преобразователя

2.3.1 Анализ и оценка положения максимума импульса фотоприемника

2.3.2 Анализ зависимости амплитуды сигнала фотоприемника

от величины установочного зазора

2.3.3 Анализ зависимости амплитуды сигнала фотоприемника от

размеров ППК оптической насадки

2.3.4 Анализ и оценка формы и крутизны фронтов

информационного сигнала фотоприемника

2.4 Выводы по 2 главе

3 МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ДИСКРЕТНО-ФАЗОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЛОКАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМЫ КРИВОЛИНЕЙНЫХ

ОТРАЖАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

3.1 Структура погрешностей оптоэлектронного дискретно-фазового преобразователя локальных параметров

формы криволинейных отражающих поверхностей

3.2 Оценка методической погрешности ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей

3.3 Оценка инструментальных погрешностей ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей

3.3.1 Оценка инструментальных погрешностей оптоэлектронной

части ОЭДФП

3.3.2 Оценка инструментальных погрешностей схемы обработки информационных сигналов ОЭДФП

3.4 Оценка динамических погрешностей ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей

3.4.1 Динамические погрешности фотодиодного преобразователя

3.4.2 Динамические погрешности фильтра нижних частот

3.5 Оценка дополнительных погрешностей ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей

3.6 Выводы по 3 главе

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО

ДИСКРЕТНО-ФАЗОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЛОКАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМЫ КРИВОЛИНЕЙНЫХ

ОТРАЖАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

4.1 Лабораторный макет ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей

4.2 Проверка работоспособности метода на отражающей

поверхности в виде плоскости

4.3 Проверка работоспособности метода на отражающей

криволинейной поверхности пера лопатки

4.4 Направления дальнейшего развития ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей

4.5 Выводы по 4 главе

5 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННОГО ОЭДФП ЛОКАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМЫ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ОТРАЖАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

5.1 Функциональная схема ОЭДФП

5.2 Техническая реализация ИПКЛ

5.2.1 Принципиальная электрическая схема ИПКЛ

5.2.2 Алгоритм работы микроконтроллера

5.2.3 Конструкция электронного модуля

5.3 Конструктивное исполнение ИПКЛ

5.4 Основные технические характеристики ИПКЛ

и возможности его использования

5.5 Выводы по 5 главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптоэлектронный дискретно-фазовый преобразователь локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей»

ВВЕДЕНИЕ

Среди задач измерения и контроля геометрических размеров разнообразных изделий машиностроения особое место занимает определение параметров формы криволинейных поверхностей трехмерных объектов [1-5]. В качестве примера таких изделий можно привести цилиндрические поверхности различных роторных машин, кривошипно-шатунные и внутренние поверхности цилиндров ДВС, дорожки качения шариковых подшипников, сложные криволинейные поверхности лопаток турбоагрегатов и многие другие.

Форма поверхности или ее общий геометрический облик, обычно, оценивается набором профилей, полученных в результате сечения криволинейной поверхности плоскостями [6-8]. В соответствии с формулировками ГОСТ 24642 81 - профиль поверхности это линия пересечения поверхности с плоскостью или заданной поверхностью. Количественно профиль оценивается расстоянием от конкретной точки линии профиля до некоторой базовой плоскости или линии.

В настоящее время высокоточный контроль формы криволинейных поверхностей среднеразмерных деталей производится, в основном, дорогостоящими координатно-измерительными машинами (КИМ). КИМ реализует контактный метод измерений и позволяет производить выборочный контроль геометрии сложнопрофильных изделий, т.к. измерение одного изделия может занимать продолжительное время. Таким образом, контактные методы измерений, реализованные в щуповых системах оборудования с ЧПУ, а также универсальных и специализированных лабораторных средствах измерений имеют относительно низкую производительность. Но при этом необходимо отметить имеющиеся попытки увеличения производительности и точности контактных методов контроля и измерений за счет использования методик оптимизации условий измерений, а также разработки моделей измерений и обработки информации на базе современных программных продуктов [9].

Бесконтактное определение геометрических параметров поверхностей сложно-профилированных объектов базируется, в основном, на оптоэлектронных методах, которые в свою очередь реализуются с помощью сложных оптико-механических систем и многоэлементных фотоприемников [10-13]. Необходимо отметить сложность их настройки и юстировки, а также в большинстве своем требующих лабораторных (не цеховых) условий эксплуатации. С другой стороны, потенциальная точность и возможность практической автоматизации процессов измерения, заложенные в оптоэлектронных бесконтактных методах, являются основой и предпосылками для разработки новых быстродействующих бесконтактных преобразователей для контроля параметров формы криволинейных поверхностей. Расширение областей применения бесконтактных методов обусловлено также требованием дальнейшего роста автоматизации производства с внедрением CALS-технологий.

Кроме этого, в связи с возрастанием требований к надежности и точности контроля параметров криволинейных поверхностей возникает необходимость в дополнительной информации о параметрах их геометрии, таких как кривизна поверхности, определение которой позволяет расширить функциональные возможности преобразователя и повысить достоверность измерений.

Таким образом, разработка новых оптоэлектронных дискретно-фазовых преобразователей (ОЭДФП) с расширенными функциональными возможностями и улучшенными эксплуатационными характеристиками, для систем контроля параметров формы объектов, имеющих сложнопрофильные поверхности, их теоретическое и экспериментальное исследование являются актуальной задачей, имеющей большое значение для науки и практики.

Степень разработанности темы

Вопросам теоретического обоснования методов и разработки устройств контроля и измерения параметров сложнопрофильных поверхностей различных технических объектов посвящены многочисленные работы отечественных авторов: Сойфера В.А. [3,4], Галиулина Р.М. [10,12,13], Кетковича А.А. [19,20],

Чичигина Б.А. [21-23], Яковлева Н.И. [24], Болотова М.А. [9,14-16], Гоголева Д.В. [17], Каспарайтиса А.Ю. [18] и зарубежных авторов Panitovska M. [25,26], Savio E. [27], Shunmugam M.S. [28,29], Ristic M. [30] , Balasubramanian S. [31]

Однако, несмотря на проработанность темы в работах указанных авторов, исследования, связанные с разработкой оптоэлектронных преобразователей геометрии поверхностей деталей, проводились в основном в направлении совершенствования теории и методов свето-теневых [32,33], интерферометрических [34], триангуляционных измерений в сочетании с многоэлементными развертывающими фотоприемниками; совершенствованием компьютерных систем технического зрения, компьютерно-программной обработкой информационных сигналов [10,12,13]. Общим недостатком всех упомянутых систем является наличие в их составе сложно-юстируемых линзовых систем, работающих в комплексе со сложным программным обеспечением и требующих особых условий эксплуатации. Следует также отметить, что в основе этих систем лежит амплитудный метод обработки и оценки параметров информационных сигналов фотоприемников.

Автором предложен новый метод [35,36] определения параметров сложнопрофильных поверхностей, основанный на теории дискретно-фазовых преобразователей (ДФП) [36-42]. Детальное исследование предложенного метода будет способствовать дальнейшей разработке автоматизированных оптоэлектронных дискретно-фазовых преобразователей параметров формы криволинейных поверхностей с расширенными функциональными возможностями, ускорению процесса контроля и использованию его результатов для систем управления на различных стадиях изготовления и технологических испытаниях таких объектов.

Область исследований - бесконтактные оптоэлектронные преобразователи локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей на основе дискретно-фазового метода.

Объект исследований - методы и технические средства улучшения эксплуатационных характеристик оптоэлектронных дискретно-фазовых преобразователей параметров формы криволинейных поверхностей.

Целью работы является повышение точности и расширение функциональных возможностей бесконтактных оптоэлектронных дискретно-фазовых преобразователей локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей.

Для достижения поставленной цели в работе потребовалось решение следующих задач:

1. Проведение сравнительного анализа методов построения и характеристик преобразователей параметров формы криволинейных поверхностей и их классификация для определения базовой структурной схемы и конструкции устройства контроля параметров формы криволинейных поверхностей.

2. Разработка математической модели формирования информационных сигналов первичного оптоэлектронного преобразователя (ОЭП) при взаимодействии его чувствительного элемента с криволинейной отражающей поверхностью.

3. Проведение метрологического анализа и исследования основных характеристик оптоэлектронных ДФП параметров формы криволинейных отражающих поверхностей.

4. Разработка алгоритма и компьютерной программы, моделирующей процесс определения отраженного от сложнопрофильной поверхности зондирующего излучения и формирования информационных сигналов.

5. Разработка ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей и рациональных схемотехнических решений для его реализации.

Научной новизной обладают следующие результаты диссертации: 1. Математическая модель процесса взаимодействия зондирующего излучения оптического диапазона с криволинейной поверхностью и формирования сигнала первичного ОЭП, позволяющая определить и количественно оценить его информационные параметры

2. Метод определения локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей, заключающийся в измерении временных отклонений положения максимума информационного сигнала от опорного и позволяющий повысить точность определения профиля и кривизны поверхности при сохранении быстродействия на уровне лучших образцов оптоэлектронных преобразователей сложнопрофильных поверхностей.

3. Методика оценки метрологических характеристик оптоэлектронных ДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей.

4. Способ определения параметров формы криволинейных отражающих поверхностей и оптоэлектронный дискретно-фазовый преобразователь для его реализации, обеспечивающий необходимую точность контроля в реальных условиях эксплуатации.

Научные положения диссертации соответствуют пунктам 2 и 3 паспорта специальности 05.13.05 «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления».

Методы исследований

В диссертационной работе при решении поставленных задач использованы: основные теоретические положения дискретно-фазового метода, фотометрии и геометрической оптики, методы интегрального и дифференциального исчисления, математический аппарат линейной алгебры, численные методы решения и элементы теории погрешностей, имитационное компьютерное моделирование.

В качестве вычислительной платформы и программного обеспечения в диссертационной работе использовался пакет математического моделирования МЛТЬЛБ версии Я2020а для реализации разработанных автором алгоритмов и методик.

Реализация результатов работы

Разработанные в диссертационной работе оптоэлектронные ДФП геометрии поверхности пера лопаток ГТД использованы:

- в ПАО «Кузнецов» (г. Самара) в технологическом процессе стендового контроля геометрических параметров поверхностей лопаток на изделии Д-4 в

виде устройства для бесконтактного определения параметров локальной кривизны и профиля поверхности лопаток вентиляторной ступени;

- в учебном процессе Самарского университета при обучении по программам высшего образования по направлениям подготовки 24.03.05 Двигатели летательных аппаратов, 24.06.01 Авиационная и ракетно-космическая техника и специальности 24.05.02 Проектирование авиационных и ракетных двигателей.

Теоретическая значимость состоит в развитии теоретических положений дискретно-фазовых измерений и создание на этой основе новых бесконтактных оптоэлектронных преобразователей локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей, обеспечивающих требуемую точность и достоверность контроля.

Практическая значимость полученных результатов заключается в:

1. Разработке схемотехнических и программных средств, позволяющих реализовать ОЭДФП с расширенными функциональными возможностями;

2. Создании действующих образцов ОЭДФП для бесконтактного определения локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей, построенных на современной микроконтроллерной элементной базе;

3. Результатах моделирования и экспериментальных исследований процессов формирования и обработки информационных сигналов в ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей;

4. Разработанных и изготовленных специализированных стендах для исследования и оценки метрологических характеристик ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей.

На защиту выносятся:

1. Метод определения локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей, заключающийся в измерении временных отклонений положения максимума информационного сигнала от опорного и позволяющий повысить точность определения профиля и кривизны поверхности при

сохранении быстродействия на уровне лучших образцов оптоэлектронных преобразователей сложнопрофильных поверхностей.

2. Математическая модель процесса взаимодействия зондирующего излучения оптического диапазона с криволинейной поверхностью и формирования сигнала первичного преобразователя.

3. Методика оценки метрологических характеристик оптоэлектронных ДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей.

4. Конструктивная и схемотехническая реализации оптоэлектронного дискретно-фазового преобразователя для автоматизированного определения локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей, обеспечивающего необходимую точность контроля в реальных условиях эксплуатации.

Достоверность результатов работы обеспечивается экспериментальными исследованиями, подтверждающими основные теоретические положения работы и не противоречащими известным положениям в данной области исследований, а также публикациями в рецензируемых научных журналах и обсуждением на всероссийских и международных научно-технических конференциях. Результаты экспериментальных исследований получены на аттестованном измерительном оборудовании с использованием многофункциональных цифровых осциллографов Tektronix TDS3032B, OWON DS8302 и UNI-T UT81B.

Апробация материалов диссертации проводилась на следующих научно-технических конференциях:

- Международная НТК «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (г. Самара, 2011 г.);

- International Conference on Aerospace Technology, Communications and Energy Systems (ATCES 2017) (г. Самара, Россия, 2017 г.);

- International Conference on Mechatronics and Electrical Systems (ICMES) (г. Ухань, Китай, 2019 г.);

- Международная научно-практическая конференция «Цифровизация промышленных комплексов» (г. Тамбов, 2018 г.);

- Международная молодёжная научная конференция XIII Королевские чтения (г. Самара, 2015 г.);

- Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций» (г. Самара, 2011 - 2013, 2015 - 2021 г.г.);

- Молодежная научная конференция СГАУ (г. Самара, 2013-2014 г.);

Публикации

Результаты диссертационной работы опубликованы в 26 научных работах, в том числе: 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ; 3 - в изданиях, индексируемых в SCOPUS; в 2 патентах на изобретения Российской Федерации.

Личный вклад автора

Все результаты, определяющие научную новизну диссертационной работы, получены автором лично. Техническая часть экспериментальных работ проведена с участием инженерного коллектива НИЛ-43 кафедры радиотехники Самарского университета.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и 1 приложения. Работа изложена на 168 страницах машинописного текста, включающего 58 рисунков, 8 таблиц, список литературы из 107 наименований.

1 ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМЫ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ОТРАЖАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Для конкретизации дальнейших исследований предлагается рассмотреть разработку ОЭДФП на примере определения локальных параметров криволинейной боковой поверхности лопаток турбоагрегатов. Такой подход аргументирован тем, что с одной стороны боковые поверхности лопаток представляют уникальный образец сложной пространственно изменяющейся формы, а с другой стороны существуют вполне определенные количественные характеристики, определяющие точность их изготовления.

Среди большого разнообразия конструктивных реализаций лопаток различных турбоагрегатов необходимо отдать предпочтение лопаткам газотурбинных двигателей (ГТД). Это объясняется различным назначением газотурбинных двигателей (самолетные, вертолетные, для морских судов и для техники военного назначения), когда ГТД изготавливаются в вариантах малой, средней и большой мощности и поэтому лопатки ГТД отличаются большим разнообразием криволинейных поверхностей.

1.1 Криволинейная поверхность лопаток газотурбинных двигателей как

пример объекта контроля

При рассмотрении методов контроля формы и устройств измерения геометрических параметров лопаток необходимо придерживаться соответствующих определений и терминологии. В соответствии с ГОСТ 23537-79 «Лопатки авиационных осевых компрессоров и турбин. Термины и определения» устанавливаются применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий лопаток авиационных осевых компрессоров и турбин [44].

Лопатка компрессора (турбины) - деталь компрессора (турбины) ГТД, предназначенная для изменения параметров воздуха (газа).

Среди составных конструктивных частей лопатки можно выделить следующие, наиболее характерные и подвергающиеся 100% контролю.

Перо лопатки - профилированная часть лопатки компрессора (турбины),

находящаяся в потоке воздуха (газа) проточной части компрессора (турбины).

Спинка пера - выпуклая поверхность пера лопатки.

Корыто пера - вогнутая поверхность пера лопатки.

Хвостовик лопатки - часть лопатки, предназначенная для ее крепления.

Входная кромка пера - поверхность сопряжения спинки и корыта пера лопатки со

стороны входа потока воздуха (газа).

Выходная кромка пера - поверхность сопряжения спинки и корыта пера лопатки со стороны выхода потока воздуха (газа).

Профиль пера - контур сечения пера лопатки в плоскости параллельной базовой плоскости лопатки.

Базовая плоскость лопатки - плоскость параллельная оси компрессора (турбины), относительно которой координируется взаимное расположение пера и хвостовика лопатки.

Теоретический профиль пера - профиль расчетного сечения пера лопатки.

Для примера на рисунке 1.1 приведены фотографии основных конструктивных элементов лопатки 1-й ступени компрессора ГТД НК-12СТ.

а) б) в) г)

Рисунок 1.1 - Компрессорная лопатка ГТД НК-12СТ: а) - сторона спинки; б) - сторона корыта; в) - входная кромка; г) - выходная кромка

Точность изготовления поверхности пера лопаток, как компрессорных так и турбинных, регламентируется отраслевым стандартом ОСТ 1.02571-86 «Лопатки компрессоров и турбин. Предельные отклонения формы и расположения пера». Область применения стандарта распространяется на лопатки ротора и статора компрессоров и турбин газотурбинных двигателей [45].

На протяжении всего технологического цикла изготовления лопатка подвергается различным операциям механической обработки, в процессе которой поверхность пера лопатки приобретает необходимую геометрическую форму и формируются требуемые величины микронеровностей её поверхности, количественно оцениваемые параметрами шероховатости в соответствии с ГОСТ 2789-73 [46]. При разработках документации на лопатки шероховатость Яа назначается конструкторами и обычно находится в пределах (0,08...0,63) мкм [21]. Получение требуемой шероховатости определяется выбором метода финишной обработки, что позволяет сформировать в пределах заданного класса шероховатости необходимый характер микропрофиля поверхности лопаток.

Большинство бесконтактных методов, используемых для определения параметров формы пера лопаток, реализуется в оптическом диапазоне, поэтому параметры шероховатости пера лопатки во многом определяют отражающие свойства поверхности и, в частности, индикатрису отражения и существенно влияют на метрологические характеристики соответствующих оптических и оптоэлектронных устройств.

Своевременное выявление допущенных в производстве отклонений от заданных предельных отклонений от регламентируемых допусков на различные элементы пера лопатки позволяет повысить качество и надежность турбоагрегата в целом. Поэтому при производстве лопаток выполняется 100% контроль параметров формы элементов пера лопатки (поверхностей спинки и корыта, входных и выходных кромок) и её хвостовика.

Таким образом, контроль параметров формы лопаток является важной и неотъемлемой частью технологического процесса их изготовления.

1.2 Классификация и сравнительный анализ существующих методов и устройств для определения и контроля параметров формы криволинейных поверхностей

Классификация методов измерения геометрических параметров поверхностей лопаток и применяемых измерительных средств приведена на рисунке 1.2. По принципу получения первичной информации методы измерения геометрии поверхности пера лопаток можно разделить на две большие группы, в основе которых лежат, соответственно, контактные и бесконтактные методы [43].

1.2.1 Контактные методы контроля геометрии поверхностей Контактные методы контроля профиля поверхностей лопаток традиционно считаются первыми устройствами для сравнения исследуемого профиля с эталонным. К группе контактных методов можно отнести:

Механические методы контроля параметров формы лопаток Реализация таких методов подразумевает взаимодействие с контролируемой лопаткой при помощи различных механических приспособлений, находящихся в непосредственном механическом контакте с исследуемой частью её поверхности.

Первой реализацией механических методов традиционно считается метод контроля профиля поверхностей лопаток с помощью пространственных шаблонов, когда сравнивается исследуемый профиль с эталонным. Для выполнения процедуры контроля лопатку и шаблон неподвижно фиксируют в базовом приспособлении, форму профиля лопатки в заданном сечении контролируют по зазорам между поверхностями шаблонов и поверхностью контролируемой лопатки. Отклонение профиля спинки и корыта от шаблона определяют визуально на просвет или с помощью щупа. Контроль выполняют не менее чем в трех сечениях.

К недостаткам контроля с помощью шаблонов следует отнести низкую гибкость и производительность, низкую точность измерений, обусловленную субъективностью оператора. Кроме этого контроль профиля поверхности шаблонами крайне трудоемкая процедура, требующая значительных временных затрат [47].

Среди преимуществ обычно называют надежность, простоту, возможность работы в цеховых условиях и относительно низкую стоимость.

Следующей реализацией контактных механических методов можно считать щуповой метод и, соответственно, класс устройств определения геометрии поверхностей лопаток - щуповые приборы. В их состав обязательно входит основание, на котором устанавливают приводной механизм, датчик и устройство для записи профиля. В качестве информационного щупа в устройстве обычно выступает тонко заточенная, чаще всего алмазная игла, которая передвигается по исследуемой поверхности. Вырабатываемый механический сигнал преобразуется в электрический с помощью преобразователя, который может быть пьезоэлектрическим, ёмкостным или индуктивным. Далее сигнал усиливается, затем интегрируется и визуализируется на экране регистрирующего прибора. Щуповые механические измерители профиля лопаток требуют тонкой калибровки, учитывающей влияние внешних факторов (шум, температура, вибрация, воздушные потоки и т.д.). Большого распространения в практике контроля геометрических параметров поверхностей лопаток подобные приборы не нашли [48].

Метод шаблонов

Щупобой метод

Координатно-измерительные машины (КИМ)

Механические

Оптико-механические

Пневматические

Пневмо-гидраблические

Метод получения срез од

II

I

Чльтразбукодые

КМ с лозерньни голой к они

Рефлектометрические

Метод фокусировки

Айтоколлимационнье

Интерференционные

Триангуляционный

/1азерно-акустические

Лальнометрические

ОЭЛФМ

ч I

Измерительные проекторы

Метод сйетобого сечения

Метод тенедого сечения

Спекл-интерферонетрия

Муаровый

Рентгенобсккий Томографический

I 1

1

Стереоскопический —

Гтлографический -

§

I I

1 г

Координатно-измерительные машины (КИМ)

Современные КИМ реализуют метод координатных измерений, сущность которого заключается в поточечном представлении измеряемых поверхностей. Использование КИМ считается малопроизводительным, но высокоточным методом контроля геометрии лопаток. Эти средства контроля характеризуются широкой универсальностью, высокими точностными характеристиками. Важным преимуществом КИМ по сравнению с контрольно-измерительными приспособлениями является возможность контроля геометрии поверхностей деталей с требуемой дискретностью по сравнению с двух- и трех- точечным подходом в контрольно-измерительных приспособлениях [49-51]. В таких машинах кинематическая система позволяет перемещаться измерительному наконечнику по трём осям. Известны решения, позволяющие осуществлять подвод и позиционирование измерительного наконечника по пяти и даже шести осям. К таким решениям, например, относятся КИМ ООО «Лапик» (г. Саратов), имеющие гексаподную конструкцию и реализующую платформу Стюарта [52]. Чаще всего для измерения сложных поверхностей используются измерительные наконечники сферической формы, вид которых приведен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Наконечник щупа КИМ сферической формы

Такие наконечники являются универсальными, поскольку позволяют обеспечить высокую инструментальную доступность к различным участкам поверхностей. В комплексе с современными компьютерными технологиями поддержки, обработки и визуализации данных, применение КИМ позволяет проводить глубокий всесторонний анализ измеряемых размеров и взаимного расположения участков деталей [53-55]. Программное обеспечение обычно

дополняется специальными программными модулями для измерения криволинейных поверхностей, что позволяет измерять параметры профиля пера лопаток от заданных измерительных баз с высокой точностью. КИМ преимущественно используются в лабораторных условиях, предусматривающих жесткие требования к внешней среде по температуре, влажности и запыленности. Следует также отметить, что для разработки управляющих программ, предназначенных для работы КИМ, необходимо привлечение высококвалифицированного персонала.

Преимущества КИМ: высокая гибкость, значительный функционал, получение результатов в электронном виде.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Данилин Сергей Александрович, 2022 год

/ /

/ /

** /

Гп

™

1 Р яд;

О 5 10 15 20 25 30 35 40

Рисунок 4.4 - Форма выходных сигналов оптоэлектронного преобразователя информационного светового потока от плоской поверхности

Анализируя градусное положение максимальных значений импульсов, необходимо отметить, что их положения смещаются на три градуса в соответствии с изменениями углового положения отражающей поверхности. Максимальное положение полученных импульсов наблюдаются тогда, когда ось оптической насадки перпендикулярна отражающей поверхности, что также соответствует результатам, полученным при анализе разработанной математической модели. Для такого расположения оси ОН также легко

определяются расстояния между ППК ОН и отражающей поверхностью, что позволяет построить зависимость выходного напряжения оптоэлектронного преобразователя от зазора между ППК и отражающей поверхностью, которая приведена на рисунке 4.5. Полученная зависимость дает возможность оценить диапазон необходимых (требуемых) рабочих зазоров для конкретного оптоэлектронного преобразователя.

Рисунок 4.5 - Амплитуда выходного напряжения оптоэлектронного преобразователя от зазора, построенная по максимумам импульсов, полученных

от отражающей плоскости

4.3 Проверка работоспособности метода на отражающей криволинейной

поверхности пера лопатки

На рисунке 4.6 приведена фотография экспериментального стенда для исследования возможностей и получения количественных характеристик разработанного оптоэлектронного преобразователя при его работе с криволинейной отражающей поверхностью пера компрессорной лопатки двигателя НК-12СТ.

Рисунок 4.6 - Схема экспериментальной установки для исследования ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток ГТД

Экспериментальная установка содержит следующие основные элементы: -металлическое основание, на котором установлен подвижный узел с нониусной шкалой для измерения перемещений;

- лопатка, хвостовик которой механически закреплен на подвижном узле;

- вертикальный кронштейн, на котором установлен макет оптоэлектронного преобразователя, с возможностью окружного перемещения вокруг своей поперечной оси;

- макет оптоэлектронного преобразователя снабжен нониусно-угловым измерителем, позволяющим определять окружное перемещений оптической насадки в градусах.

- цифровой одноканальный осциллограф иМ-Т ЦТ81В, программное обеспечение которого позволяет выводить на экран ПК результаты измерений в табличном и графическом виде.

Таким образом, экспериментальная установка позволяет исследовать конкретное сечение боковой поверхности лопатки, линейно перемещая в плоскости сечения вращающуюся оптическую насадку. ОН формирует зондирующий

световой поток, ППК ОН принимает отраженный световой поток, преобразователь ФД-ОУ формирует выходное напряжение импульсной формы, максимальное значение которого, в привязке к опорной угловой мере, определяет локальную кривизну поверхности в конкретной точке сечения пера лопатки.

С помощью представленной установки был проведен эксперимент по определению кривизны профиля боковой поверхности лопатки двигателя НК-12СТ. Определяемый профиль выбран в сечении, находящемся на расстоянии 70 мм от базовой плоскости, его графическое представление приведено на рисунке 3.2, а теоретически полученные количественные значения кривизны взяты из таблицы 3.1. В этом сечении макет оптоэлектронного преобразователя с помощью подвижного узла линейно перемещался параллельно оси ОХ, фиксируя характерные для анализа точки, в которых оптическая насадка перемещалась в окружном направлении таким образом, что на выходе оптоэлектронного преобразователя формировалось напряжение, отображающее импульсную форму выходного сигнала. Далее определялось угловое положение максимального значения импульсного сигнала, также как в разделе 4.1.1, характеризующее угловое положение касательной к линии профиля, т.е. локальную кривизну профиля в конкретной точке. Результаты эксперимента приведены в таблице 4.1, а графическое представление - на рисунке 4.7.

Таблица 4.1 Результаты экспериментального определения кривизны поверхности лопатки

X (мм) ¥инф.реал (градус) ¥жспер (градус)

0 0,72212 0,7

5 0,378227 0,4

10 0,0343825 0

15 -0,309439 -0,3

20 -0,653242 -0,7

25 -0,997015 -1

30 -1,340759 -1,4

35 -1,684471 -1,7

40 -2,02814 -2

45 -2,371782 -2,4

Кривизна, ^градусы

Перемещение по сечению, мм 0 5 10^^15 20 25 30 35 40 45

Теоретическая зависимость Экспериментальная зависимость

-2.5

Рисунок 4.7 - Результаты экспериментального определения кривизны поверхности лопатки в сравнении с теоретически полученной зависимостью

Криви градус зна, ы

П еремещ ение п о сечени ю, мм

05 1 01 52 02 53 03 54 04

-Т еорети ческая з ависимо сть

кспери менталь ная зав исимост ь

Анализируя результаты эксперимента, можно отметить, что в пределах точностных характеристик использованных нониусных измерителей угломерного устройства и подвижного узла, теоретически полученные и экспериментальные значения кривизны боковой поверхности лопатки в рассматриваемом сечении совпадают с удовлетворительной точностью, что подтверждает правильность разработанной математической модели.

Для экспериментальной проверки определения профиля необходимо исходить из того, что современные технологии создания лопаток, практически всегда после разработки их геометрии в виде конечного результата имеют ее математическое описание. По факту на различных этапах изготовления лопатки приходится только контролировать величину отклонения реального профиля в конкретном сечении от рассчитанных значений определяющей их аналитической зависимости.

В разработанном автором алгоритме, который приведен в разделе 2.2 и пояснениями, приведенными в разделе 3.2, любая точка профиля поверхности лопатки определяется координатами точки отражения зондирующего луча для

случая, когда продольная ось оптической насадки ОЭДФП перпендикулярна касательной к линии профиля в конкретной исследуемой точке.

Таким образом, опираясь на выражения 3.2 и 3.3 и полиномиальную аналитическую зависимость:

у = - 0,0005х2 + 0,0105.x + 0,9012, (4.1)

представляющую математическое описание линии профиля, рассмотренного в разделе 3 (см. рисунок 3.2), можно определить координаты характерных для анализа точек этого профиля. Эксперимент выполнялся следующим образом:

- макет оптоэлектронного преобразователя с помощью подвижного узла линейно перемещался параллельно оси ОХ в расчетную точку Ь (см. рисунок 3.3). В этой точке ось оптической насадки за счет ее окружного перемещения ориентировалась таким образом, что становилась перпендикулярна касательной к линии исследуемого профиля в требуемой контрольной точке Х;

- с помощью нониусного угломерного устройства макета оптоэлектронного преобразователя фиксировался угол у0 наклона оси оптической насадки;

- используя выражение 4.1, рассчитаны теоретические значения профиля У ;

Ь + &2У

- исп°льзуя выражения 3.2: ХПр =--—^ и 3.3: Упр = аХ2пр + ЬХпр + с,

рассчитаны значения профиля Упр, соответствующие экспериментально

полученным углам наклона оси оптической насадки.

Все полученные результаты сведены в таблицу 4.2, полученные зависимости в виде графиков представлены на рисунке 4.8.

Анализируя полученные результаты, можно отметить хорошую взаимосвязь количественных значений теоретической и экспериментальной зависимостей, что подтверждает работоспособность метода.

Необходимо рассмотреть также случай, когда аналитическое задание линии профиля отсутствует. В этом случае для определения профиля боковой поверхности лопатки можно воспользоваться экспериментально полученной зависимостью амплитуды выходного напряжения оптоэлектронного преобразователя от зазора, построенной по максимальным значениям импульсов

оптоэлектронного преобразователя и приведенной в качестве примера на рисунке

4.5. Процесс определения профиля поверхности в этом случае можно пояснить,

воспользовавшись построениями, приведенными на рисунке 4.9.

Таблица 4.2 Результаты экспериментального определения координат точек профиля боковой поверхности лопатки

Контрольные точки профиля Х, мм Угол у0 наклона оси оптической насадки, градус Теоретические значения профиля У, мм Экспериментальные значения профиля Упр , мм

0 90,6 0,9012 0,9022

5 90,3 0,9412 0,9428

10 90,0 0,9562 0,9563

15 89,7 0,9462 0,9428

20 89,5 0,9112 0,9185

25 89,2 0,8512 0,8597

30 88,9 0,7662 0,772

35 88,6 0,6562 0,6587

40 88,3 0,5212 0,5153

45 88,0 0,3612 0,3473

Рисунок 4.8 - Результаты экспериментального определения профиля поверхности лопатки в сравнении с теоретически полученной зависимостью

Рисунок 4.9 - Проекции осевой линии ОН и торца ППК на плоскость ХОУ и положения касательной к линии профиля в контролируемой точке

На рисунке показаны возможные угловые положения оси ОН в зависимости от кривизны исследуемой поверхности. Здесь также, как в разделе 3.2, в некоторый момент времени ось вращающейся и перемещающейся вдоль оси ОХ оптической насадки займет положение, представленное точкой Ь с известными координатами (Хь ,УЬ). При вращении ОН и сканировании исследуемой

поверхности лопатки потоком, излучаемым ППК ОН, на боковой поверхности лопатки найдется точка профиля М с координатами (Хм ,УМ). Для этой точки

нормаль к криволинейной поверхности лопатки будет совпадать с осевой линией ЬО цилиндрической ОН, т.е. с осевым лучом оптической насадки. Отрезок РТ -след плоскости касательной к боковой поверхности лопатки в точке М. При этом угол отклонения осевой линии оптической насадки от горизонтали ЕЬ будет равен у. Требуется определить координаты точки профиля М.

Радиус ОН ЬО = И - это известная величина, а расстояние ОМ = определяется амплитудой напряжения оптоэлектронного преобразователя в соответствии с тарировочной зависимостью, приведенной на рисунке 4.5, в

результате

ЬМ = ЬО + ОМ = Я + а,

0 •

Далее, ЬМ = ± ЬМ зт у0

и

MM' = ± LM cos y0, в зависимости от величины угла у0. Поэтому координаты точки М исследуемого профиля определятся как:

XM = OO' + MM' = EL + MM' = XL ± LM cos y0= XL ± (R + &0) cos y0 ,

7M = LO - LM' = EO - LM' = YL± LM sin y0= YL±(R + a0) sin y0 .

Таким способом при линейном перемещении вращающейся ОН параллельно базовой плоскости возможно определять координаты точек М отражения от криволинейной поверхности лопатки, которые в совокупности образуют линию искомого профиля.

4.4 Направления дальнейшего развития ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей

В соответствии с результатами, полученными в третьей главе при оценке метрологических характеристик, было установлено, что прямолинейное перемещение вращающейся оптической насадки относительно криволинейной поверхности лопатки приводит к изменению размеров и формы сканирующего «пятна» зондирующего светового потока. Это происходит вследствие изменения зазора между ППК ОН и отражающей боковой поверхностью лопатки из-за ее кривизны. При этом геометрический центр пятна, соответствующий точке, лежащей на линии профиля, отличается от истинного, что приводит к возникновению методической погрешности определения профиля и кривизны поверхности. Для уменьшения методической погрешности предлагается заменить прямолинейную траекторию движения оси вращающейся ОН на криволинейную. Криволинейная траектория будет повторять рассчитанный конструкторами теоретический профиль лопатки в конкретном заданном сечении. При таком движении оси ОН расстояние между ППК ОН и отражающей контролируемой поверхностью будет оставаться постоянным, что в свою очередь позволит сформировать постоянное по форме сканирующее «пятно» и уменьшить в несколько раз методическую погрешность.

Вторым направлением улучшения характеристик преобразователя является замена механического узла, приводящего во вращение оптическую насадку, на оптоэлектронную систему с электронным формированием в пространстве

положения индикатрисы излучения. В качестве такой системы может выступать оптическая насадка, сформированная из отдельных У-образных световодов, одни из торцов которых объединены и представляют элементы ППК, а ко вторым концам этих световодов подключены светодиоды и фотоприемники, соответственно. Торцы этих световодов сориентированы под требуемым угловым наклоном таким образом, что позволяют сформировать в пространстве, при поочередном включении излучающих светодиодов, последовательно изменяющееся направление зондирующего излучения. В результате, введение такой оптической насадки позволит отказаться от механических узлов в преобразователе и улучшить стабильность формирования зондирующего излучения.

Таким образом, проведение дальнейших исследований по совершенствованию характеристик ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток ГТД позволит улучшить эксплуатационные характеристики и расширить функциональные возможности разрабатываемых преобразователей как средств контроля профиля и кривизны поверхности лопаток турбоагрегатов.

4.5 Выводы по 4 главе

1. Разработан и изготовлен лабораторный макет оптоэлектронного преобразователя для исследования характеристик ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток ГТД.

2. На основе макета оптоэлектронного преобразователя разработана и изготовлена экспериментальная установка для исследования параметров отраженного информационного светового потока от плоской поверхности, с помощью которой показана работоспособность метода. Получена форма выходных сигналов оптоэлектронного преобразователя при отражении информационного светового потока от плоской поверхности. Показано смещение максимумов выходных сигналов на угловую величину равную угловому наклону отражающей плоскости. Показано, что максимальное положение полученных импульсов наблюдаются тогда, когда ось оптической насадки перпендикулярна

отражающей поверхности, что также подтверждает результаты, полученные при анализе разработанной математической модели. Получена тарировочная зависимость амплитуды выходных импульсов от зазора между ППК оптической насадки и отражающей поверхностью.

3. Разработана и изготовлена экспериментальная установка для исследования параметров отраженного информационного светового потока от отражающей криволинейной боковой поверхности лопатки. Опираясь на разработанные автором математическую модель функционирования преобразователя и алгоритм для ее реализации, экспериментально определена кривизна и профиль поверхности лопатки. Представлены результаты сравнительного анализа экспериментальных и теоретически полученных данных, которые показывают хорошую взаимосвязь, соответствующую точности используемых измерительных приборов.

4. Показана возможность определения профиля боковой поверхности лопатки при отсутствии математического описания ее криволинейной поверхности.

5. Рассмотрены направления дальнейшего развития ОЭДФП геометрии поверхности лопаток ГТД, а именно:

- улучшение точностных характеристик преобразователя за счет изменения линейного перемещения оптической насадки на криволинейное, повторяющее известную теоретически обоснованную линию профиля;

- улучшение характеристик преобразователя за счет замены процесса сканирования, реализованного механическим вращением ОН, на электронное переключение направления зондирующего излучения за счет формирования последовательно упорядоченных в угловом направлении индикатрис излучения ППК, состоящего из набора дискретных излучателей в виде торцов отдельных V-образных световодов.

5 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННОГО ОЭДФП ЛОКАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМЫ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ОТРАЖАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

5.1 Функциональная схема ОЭДФП

Результаты теоретических и экспериментальных исследований ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток газотурбинных двигателей, представленные в предыдущих главах, позволили разработать устройство для определения геометрических параметров сложнопрофильных поверхностей лопаток ГТД - измеритель профиля и кривизны лопаток (ИПКЛ), техническая реализация которого рассматривается далее.

ИПКЛ построен на основе разработанной функциональной схемы ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток ГТД, представленной на рисунке 3.2 и в модернизированном варианте приведенной на рисунке 5.1:

Рисунок 5.1 - Функциональная схема ИПКЛ ГТД

В соответствии с рисунком 5.1 в состав ИПКЛ входят:

- источник излучения;

- светопроводящая система и оптическая насадка, предназначенные для канализации светового излучения от источника до контролируемой поверхности лопатки и отраженного светового потока к фотоприемнику;

- фотоприемник, преобразующий отраженный от поверхности лопатки световой поток в информационный электрический сигнал;

- фильтры нижних частот, выполняющие низкочастотную фильтрацию электрических сигналов;

- опорная метка и первичный преобразователь опорной метки, формирующие опорный импульс за один оборот вращения оптической насадки;

- микроконтроллер, объединяющий в своем составе аналого-цифровой преобразователь (АЦП), компаратор, таймеры, микроконтроллерное ядро;

- ЭВМ либо ПК для отображения и последующей обработки полученной от микроконтроллера информации.

ФНЧ осуществляют низкочастотную фильтрацию аналоговых информационных сигналов фотоприемника и ПП опорной метки, после которой аналоговые информационные сигналы поступают, соответственно, на АЦП и компаратор.

Компаратор преобразует аналоговый сигнал ПП опорной метки в сигнал прямоугольной формы, фронт которого служит началом отсчета для измерения временного интервала до временной отметки максимума информационного сигнала ОЭДФП.

Микроконтроллер обрабатывает выходной цифровой сигнал АЦП для нахождения максимума информационного сигнала и с помощью встроенного таймера измеряет временной интервал между опорной меткой и найденным максимумом. Далее микроконтроллер вычисляет относительные значения указанных временных интервалов, пронормировав их к измеренному значению периода вращения насадки. Результаты измерений микроконтроллера передаются в ЭВМ (ПК). После чего ЭВМ, в соответствии с разработанным автором

алгоритмом, выполняет вычисление начальных и конечных угловых положений оптической насадки, координат точек отражения на поверхности лопатки, расстояния между ППК ОН и поверхностью лопатки, необходимых для определения профиля и кривизны лопаток ГТД.

Связь микроконтроллера ИПКЛ с ЭВМ осуществляется по интерфейсу USB, выполненному на основе преобразователя интерфейсов UART/USB.

5.2 Техническая реализация ИПКЛ

5.2.1 Принципиальная электрическая схема ИПКЛ

В соответствии с функциональной схемой ИПКЛ, рассмотренной в разделе 5.1, разработана принципиальная электрическая схема устройства, представленная на рисунке 5.2. В состав принципиальной электрической схемы входят:

- источник светового излучения;

- фотоприемник, преобразующий отраженный от лопатки световой поток в электрический сигнал;

- ФНЧ информационного сигнала и сигнала 1111 опорной метки;

- источник светового излучения опорной метки, установленный на неподвижном основании ИПКЛ, фотоприемник сигнала опорной метки;

- микроконтроллер, в состав которого входят аналого-цифровой преобразователь, компаратор, таймер, микроконтроллерное ядро и необходимые для работы микроконтроллера внешние периферийные устройства;

- источники питания ИПКЛ и стабилизаторы напряжений питания.

В качестве преобразователя интерфейса UART/USB для связи ИПКЛ с ПЭВМ использован стандартный модуль, поэтому он не входит в состав электрической принципиальной схемы ИПКЛ.

Источник зондирующего светового излучения выполнен на основе инфракрасного (ИК) светодиода VD1 типа АЛ107Б, ток через который задается параллельно-включенными резисторами R1, R2. Длина волны ИК излучения светодиода составляет 940-965 нм. Режим излучения - непрерывный.

Фотоприемник информационного отраженного от поверхности лопатки светового потока реализован на основе инфракрасного светодиода VD2 типа АЛ107Б, работающего в режиме фотодиода, и усилителя выходного тока фотодиода (ФД-ОУ) на основе операционного усилителя DA1.1 типа AD823 (рисунок 5.2). Таким образом, фотоприемник согласован по частоте (длине волны) светового излучения с излучателем. Резисторы R4 и R5 определяют коэффициент передачи выходного тока фотодиода У02 в выходное напряжение ОУ. Конденсатор С2 ограничивает полосу пропускания рассматриваемого преобразователя ФД-ОУ. Резисторный делитель напряжения R3, R6-R9 предназначен для компенсации прямого падения напряжения на фотодиоде У02 и задания рабочей точки каскада. Далее, выходной сигнал преобразователя ФД-ОУ через разделительный конденсатор С5 поступает на ФНЧ информационного сигнала. Конденсатор С5 устраняет также влияние температурных смещений постоянной составляющей, обусловленных, главным образом, температурными зависимостями тока фотодиода.

ФНЧ информационного сигнала выполнен по схеме инвертирующего активного ФНЧ первого порядка и включает в себя: ОУ DA2.1 типа AD823, резисторы R44, R45 и конденсатор С6. Коэффициент передачи каскада определяется согласно [98]:

К1ФНЧ = Ш/Ш = 76-103 / 20-103 = 3,8. (5.1)

Полоса пропускания ФНЧ должна быть согласована с максимальной частотой спектра информационного сигнала преобразователя ФД-ОУ: РФНЧ = Ртах. Максимальная частота спектра Ртах определяется длительностью

информационного сигнала, имеющего форму гауссового колоколообразного импульса, поэтому в соответствии с [96]:

Ртах = 4/т , где (5.2)

- т = Т = -60 - длительность информационного сигнала;

О N0

- Т - период сигнала;

- О - скважность импульсов;

- N - частота вращения оптической насадки, об/мин.

Тогда при частоте вращения оптической насадки N=3000 об/мин, скважности импульсов О = 20, - максимальная частота спектра сигнала Ртах = 4000 Гц, поэтому требуемая верхняя частота полосы пропускания ФНЧ должна быть: Рфнч = Ртах = 4000 Гц.

В схеме рассматриваемого ФНЧ полоса пропускания задается величинами резистора R45 и конденсатора С6 и определяется согласно [98]:

Р =_1_

РфНЧ 2ж- Я45- С6 .

Выходной сигнал ФНЧ поступает через диодно-резистивные ограничители Я20, VD6 и VD7, необходимые для защиты входов АЦП, на соответствующие входы АЦП микроконтроллера DD3. Конденсатор C8, подключенный параллельно выходу ФНЧ (и входу АЦП) предназначен для сохранения напряжения сигнала в процессе аналого-цифрового преобразования при подключении к нему внутренних конденсаторов АЦП. Кроме работы в составе ограничителей, резистор Я20 сопротивлением 51 Ом предназначен для обеспечения стабильной работы ОУ на емкостную нагрузку С8 [98].

Фотоприемник светового излучения и первичный преобразователь сигнала опорной метки разработан по схеме, аналогичной информационному каналу и содержит ИК светодиод VD3 типа АЛ107Б, работающего в режиме фотодиода и преобразователя ФД-ОУ сигнала опорной метки - усилитель выходного тока фотодиода на основе ОУ DA1.2 типа AD823 (рисунок 5.2).

Фотоприемник согласован по частоте (длине волны) светового излучения с излучателем, выполненным на базе аналогичного светодиода типа АЛ107Б.

Резисторы R11, R12 определяют коэффициент передачи выходного тока фотодиода VD3 в выходное напряжение ОУ. Конденсатор С4 ограничивает полосу пропускания рассматриваемого преобразователя ФД-ОУ. Резисторный делитель напряжения R13-R17 предназначен для компенсации прямого падения напряжения на фотодиоде VD3 и задания рабочей точки каскада. Выходной сигнал оптоэлектронного преобразователя опорной метки через диодно-

резистивный ограничитель R18, VD8, VD9 поступает на вход компаратора микроконтроллера для синхронизации работы устройства и формирования начала отсчета для измерения временных интервалов.

Микроконтроллер. Учитывая требования к функциональности устройства и времени обработки информационного сигнала, принципиальная электрическая схема ИПКЛ построена с применением микроконтроллера C8051F061 производства фирмы Silicon Laboratories (США) [95]. Выбор микроконтроллера обусловлен его быстродействием и наличием требуемых периферийных устройств. Указанный микроконтроллер имеет максимальную тактовую частоту 25 МГц, оперативную память 4 кБ и память программ 64 кБ, два АЦП с разрешением 16 разрядов и временем преобразования 1 мкс, встроенные аналоговые компараторы, систему таймеров, последовательные интерфейсы связи и поддерживает внутрисхемное программирование. Ядро микроконтроллера имеет высокоскоростную архитектуру типа 8051.

Микроконтроллер DD3 типа C8051F061 включен по типовой схеме [93]. Сигнал тактовой частоты FCLK = 25 МГц для тактирования микроконтроллера формируется кварцевым генератором DD1 типа KXO-V97 производства фирмы Geyer. Сброс микроконтроллера при включении питания обеспечивается цепочкой R36, C17 и генератором импульса сброса в составе микроконтроллера. Конденсаторы C10-C15 предназначены для фильтрации опорных напряжений встроенных АЦП.

Программирование микроконтроллера осуществляется внутрисхемно по интерфейсу JTAG через выводы TCK, TMS, TDI, TDO микроконтроллера с помощью отладочного адаптера JTAG/USB [102]. Резисторы R31-R34, включенные последовательно с данными выводами, предназначены для их защиты от возможных замыканий.

В принципиальной схеме ИПКЛ использованы два компаратора, входящие в состав микроконтроллера DD3 - компаратор опорного сигнала CP0 и компаратор информационного сигнала CP1.

Компаратор опорного сигнала CP0 преобразует аналоговый сигнал опорной метки в сигнал прямоугольной формы, который подается на вход CEX0 внутреннего таймера микроконтроллера для измерения частоты вращения ОН и определения начала отсчета при измерении временного интервала до положения максимума информационного сигнала ОЭДФП. Компаратор включен по типовой схеме компаратора с гистерезисом [103]. На инвертирующий вход компаратора CP0 (вывод Р2.7) микроконтроллера подается сигнал опорной метки. Выходной сигнал компаратора с вывода Р0.5 через цепь положительной обратной связи Я26, 06, R30 поступает на неинвертирующий вход компаратора - вывод Р2.6. Величины резисторов Я26, Я30 определяют величину гистерезиса его срабатывания. Конденсатор С16 является «ускоряющим» - при переключении компаратора обеспечивает быстрое увеличение напряжения на неинвертирующем входе, сокращая, таким образом, время переключения компаратора.

Компаратор информационного сигнала CP1 преобразует аналоговый информационный сигнал в сигнал прямоугольной формы, который подается на вход CEX2 внутреннего таймера микроконтроллера для формирования временного интервала определения максимума информационного сигнала ОЭДФП. Компаратор включен по типовой схеме компаратора с гистерезисом [103]. На инвертирующий вход компаратора CP1 (вывод Р2.3) микроконтроллера подается информационный сигнал ОЭДФП. Выходной сигнал компаратора с вывода Р0.6 через цепь положительной обратной связи Я25, Я27 поступает на неинвертирующий вход компаратора - вывод Р2.2.

После низкочастотной фильтрации инвертированный информационный сигнал поступает на вход АЦП ADC0 (вывод AIN0) микроконтроллера DD3. Старт аналого-цифрового преобразования по каналам АЦП осуществляется в соответствии с алгоритмом работы микроконтроллера. Результаты аналого-цифрового преобразования обрабатываются микроконтроллером для определения величины и временного положения максимума информационного сигнала ОЭДФП, далее сохраняются в памяти микроконтроллера, «привязываются» к номерам измерений.

Микроконтроллер DD3 также содержит встроенную систему программируемых таймеров PCA, тактируемую сигналом частоты Ррса = ^сьК /12 = 25/12 = 2,083 МГц. Для нахождения временного положения максимума информационного сигнала и измерения частоты вращения используются каналы таймера CEX2 и CEX0, соответственно.

Индикация состояния ИПКЛ осуществляется с помощью светодиодов ИЫ-НЬЗ типа GNL-1210, управляемых от порта Р1 микроконтроллера DD3 через резисторы R39-R41. Ток, протекающий через светодиоды, задается величинами этих резисторов.

Сигналы последовательного интерфейса RX1 и TX1 UART микроконтроллера DD3 для обеспечения работы на кабель буферируются с помощью логических элементов-повторителей DD2.1 и DD2.2 типа 74HC08. Резисторы R37, R38 предназначены для защиты от возможных замыканий.

Питание ИПКЛ для обеспечения штатной работы примененных ОУ, выполнено по биполярной схеме. В качестве источников питания используются литий-ионные аккумуляторные батареи G1, G2 напряжением 9 В.

Напряжения +5 В, -5 В, предназначенные для питания ОУ, формируются интегральными стабилизаторами DA4, DA5 типа L78L05ABUTR и L79L05ABUTR, соответственно [104, 105].

Напряжения +3,3 В для питания цифровой части схемы и аналоговых каскадов микроконтроллера для снижения уровня возможных помех от цифровой части схемы формируются раздельными стабилизаторами с низким падением напряжения DA6, DA7 типа LD1117D33 [106]. Диоды Шоттки VD13 и VD14, включенные встречно-параллельно между шинами питания цифровой и аналоговой частей схемы, предназначены для защиты микроконтроллера DD3 от возможного пропадания какого-либо из этих напряжений питания. При нормальной работе диоды закрыты и не оказывают влияния на работу.

На выходах стабилизаторов напряжения DA4-DA7 параллельно подключены керамические конденсаторы разной емкости, что позволяет обеспечить низкое

полное сопротивление источников питания в широком диапазоне частот и значительно снизить уровень помех по шинам питания.

5.2.2 Алгоритм работы микроконтроллера

В соответствии с методикой реализации математической модели ОЭДФП разработан алгоритм работы микроконтроллера ИПКЛ, представленный на рисунке 5.3. Программа микроконтроллера, реализующая указанный алгоритм, написана на языке ассемблер микроконтроллера C8051F061. Алгоритм работает следующим образом.

В начале работы производится инициализация микроконтроллера: портов ввода-вывода, прерываний, таймера, АЦП, компараторов, переменных, используемых в алгоритме.

Далее при работе производится измерение частоты вращения ОН по сигналу опорной метки с помощью встроенного таймера. В случае если измеренная частота вращения находится в заданных пределах - происходит переход к дальнейшему выполнению алгоритма.

После чего по фронту сигнала компаратора информационного сигнала начинается аналого-цифровое (А/Ц) преобразование - измерение мгновенного значения амплитуды информационного сигнала и результат А/Ц преобразования сравнивается с текущим значением максимума сигнала. Если результат А/Ц преобразования превышает текущее значение максимума (что наблюдается на растущем переднем фронте сигнала) - то выполняется обновление значения максимума и измеряется время его появления. Если результат А/Ц преобразования менее текущего значения максимума (что наблюдается на падающем заднем фронте сигнала) - то обновления значения максимума не происходит. Далее происходит сравнение текущей измеренной амплитуды сигнала с половиной найденного максимума. Если амплитуда сигнала больше половины максимума - то происходит переход на повторное измерение амплитуды на следующем обороте ОН, если же менее - то происходит выход из цикла измерения амплитуды, измерение временного интервала между опорным сигналом и максимумом,

Рисунок 5.3 - Алгоритм работы микроконтроллера

вычисление относительного временного интервала (нормирование к периоду вращения насадки) и сохранение результатов в памяти микроконтроллера.

Затем в соответствии с алгоритмом проверяется выполнение запланированных 30 измерений. В случае, если выполнены не все измерения -происходит переход на повторное измерение амплитуды информационного сигнала. Если же выполнены все измерения, то выполняется запоминание его в энергонезависимой памяти микроконтроллера, подготовка кадра измеренных данных для передачи и последующая передача в ЭВМ для дальнейшей обработки. В ЭВМ на основании теоретической модели профиля пера лопатки, с определенным шагом в требуемых сечениях, рассчитываются значения профиля и угловых положений касательных в конкретных точках линии профиля. При этом в терминологическом плане известно [107], что угол поворота касательной при переходе от одной точки дуги кривой к другой, отнесенный к длине дуги между этими точками называется средней кривизной дуги. Предел, к которому стремится средняя кривизна дуги при условии, что точки дуги, ее определяющие неограниченно приближаются друг к другу, называется локальной кривизной или кривизной дуги в точке. В работе рассматривается средняя кривизна, однако, при ее нахождении предлагаемым методом с шагом между точками (0,1 - 0,2) мм, для большинства практических случаев, в первом приближении, найденные значения, можно считать локальной кривизной.

На основании математической модели формирования информационного сигнала, в привязке к обозначенным точкам, определяются положения оси вращения ОН на линии ее движения для случая, когда осевая линия ОН (или центральный луч ППК) перпендикулярна касательной к поверхности лопатки в этих выбранных точках. Таким образом, получается набор данных значений профиля и соответствующих им угловых положений ОН. Угловые положения ОН при работе ИПКЛ определяются, как отмечалось ранее, измеренным временным интервалом между максимумами информационного сигнала и опорной метки.

Пусть, например, в /-ой назначенной точке, определяемой известными координатами (X, у), эталонное значение профиля определялось ординатой У],

положение оси вращения ОН при этом (Хи,Уи), а угловое положение касательной к линии профиля в этой точке величиной у1.

В рабочем варианте, когда контролируются геометрические параметры реальной, не эталонной лопатки, значения профиля и кривизны в назначенных точках, возможно, будут отличаться от эталонных значений. В результате измерений, например, для координат (Х^г. ,Уи) положения оси вращения ОН будет

зафиксировано новое угловое положение уное г, которое в привязке к эталонному профилю соответствует другой точке профиля с координатами (Х] ,У]-).

Затем на основании данных, поступивших в ЭВМ, в соответствии с разработанным автором алгоритмом, определяет углы наклона касательных в конкретных точках к линии реального контролируемого профиля. В этих точках находятся производные, как тангенсы углов наклона этих касательных. В результате формируется набор количественных значений производной от линии реального профиля. После этого, полученные значения аппроксимируются, например, полиномиальной зависимостью в результате чего, получается аналитическое выражение производной от линии искомого профиля. Последующее интегрирование полиномиального выражения позволяет получить первообразную функцию, т.е. аналитическое представление контролируемого профиля. Имея представленные аналитически теоретический и контролируемый профили, можно сравнивать их величину при одних и тех же аргументах, контролируя тем самым количественные отклонения реального профиля от теоретического.

Далее, на стадии выполнения доводочных операций шлифования и полирования, выполняемых соответствующими приспособлениями и механизмами, можно оперативно вносить изменения в их систему управления, используя полученные отклонения, корректировать управляющую программу и получать требуемое изменение кривизны и профиля поверхности лопатки.

5.2.3 Конструкция электронного модуля

В соответствии с принципиальной электрической схемой ИПКЛ разработан электронный модуль, выполненный на основе двусторонней печатной платы круглой формы диаметром 90 мм, изображение топологии которого приведено на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 - Топология печатной платы электронного модуля ИПКЛ

С целью улучшения массо-габаритных показателей устройства, возможности автоматизации его монтажа и снижения стоимости, электронный модуль разработан с использованием SMD компонентов.

Фотография разработанного электронного модуля ИПКЛ после монтажа электронных компонентов и варианта размещения в корпусе, показаны на рисунке 5.5.

а) б)

Рисунок 5.5 - Электронный модуль ИПКЛ в сборе (а) и элементы корпуса с

отсеком размещения аккумуляторов (б)

5.3 Конструктивное исполнение ИПКЛ

Конструкция разработанного ИПКЛ включает в себя:

- цилиндрический корпус, служащий для крепления конструктивных элементов устройства;

- оптическую насадку и разработанный электронный модуль обработки сигнала;

- электродвигатель переменного тока, приводящий электронный модуль с оптической насадкой во вращение;

- ИК излучатель опорной метки;

- литий-ионные аккумуляторные источники питания;

- стабилизированный источник напряжения для питания излучателя опорной метки;

- преобразователь интерфейса UART/USB для связи ИПКЛ с ЭВМ.

Корпус ИПКЛ с электронным модулем и оптической насадкой приводится во вращение трехфазным электродвигателем переменного тока, соответственно частота ее вращения лежит в пределах (3000 + 10) об/мин.

Фотография экспериментального ИПКЛ представлена на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 - Конструктивное исполнение ИПКЛ для экспериментальных

лабораторных исследований

Схемотехническая и конструкторская реализация ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток ГТД позволяет: получить аналоговые информационные сигналы, выполнить их аналого/цифровое преобразование в привязке к конкретному сечению пера лопатки, сформировать и подготовить для передачи цифровые информационные сигналы в ЭВМ, где в соответствии с разработанным алгоритмом определяются требуемые параметры геометрии криволинейной поверхности лопатки.

С целью одновременного определения профиля и кривизны во всех требуемых сечениях пера лопатки прорабатываются варианты схемотехнических и конструктивных изменений ИПКЛ. В одном из рассматриваемых вариантов планируется на одном валу устанавливать требуемое количество электронных модулей, распределенных между собой в соответствии с контролируемыми сечениями пера лопатки. В качестве примера, такой вариант исполнения преобразователя в двух видах приведен на рисунке 5.7. На рисунке представлены шесть электронных модулей, приводимых во вращение с помощью электродвигателя переменного тока, перемещение вращающихся модулей в

поперечном направлении, в плоскостях заданных сечений, реализуется путем использования шагового двигателя.

а)

б)

Рисунок 5.7 - Эскизы устройства для одновременного определения параметров

геометрии пера лопатки в шести сечениях, а) - вид устройства спереди, б) - вид устройства в изометрии

5.4 Основные технические характеристики ИПКЛ и возможности его использования

Основные технические характеристики разработанного ИПКЛ и реализованного на доступной элементной базе, представлены в таблице 5.1: Таблица 5.1 - Основные технические характеристики ИПКЛ

Характеристика Значение

Размеры контролируемых лопаток, длина / ширина, мм 1500 / 150

Количество одновременно контролируемых сечений пера лопатки, не менее, шт. 6

Минимальный шаг измерения профиля и кривизны, мм 0,1

Количество измерений каждой точки профиля 30

Приведенная погрешность определения профиля поверхности, %, не более 0,2

Приведенная погрешность определения кривизны поверхности, %, не более 0,2

Диапазон рабочих температур преобразователя, ^ 10 - 50

Относительная влажность окружающего воздуха, % 30 - 80

Размеры ИПКЛ для контроля 1 сечения, длина / диаметр, мм 75 / 94

Масса ИПКЛ, кг 0,3

Сетевое трехфазное напряжение, В ~220±10 %

Два аккумуляторных источника питания, В 9

Потребляемая мощность, не более, Вт 0,3

В таблице 5.2 представлен сравнительный анализ возможностей разработанного ИПКЛ в сравнении с известными из научно-технической литературы устройствами контроля параметров геометрии криволинейных поверхностей лопаток турбомашин.

Сравнительный анализ возможностей приведенных в таблице известных реализаций различных устройств аналогичного назначения показывает, что разработанный ИПКЛ не только выгодно отличается по технико-экономическим показателям, но и имеет преимущества:

- по условиям использования как в лабораторных, так и в цеховых условиях при сохранении высокой стабильности измерений;

- по использованию на всех стадиях контроля геометрии лопаток в технологическом цикле их производства с учетом широкого диапазона шероховатостей поверхностей лопаток;

Таблица 5.2 - Сравнительный анализ возможностей известных устройств контроля параметров геометрии лопаток ГТД

Возможности устройств контроля ПОМКЛ-4 оптэл КИМ с лазерными головками RotenKolber Holosystem, Gmbh Microepsilon Messtechnik OPTOncdt, Gmbh ИПКЛ

Условия использования при сохранении высокой стабильности измерений цеховые, лабораторные лабораторные лабораторные со строгим контролем окружающей среды лабораторные со строгим контролем окружающей среды лабораторные со строгим контролем окружающей среды цеховые, лабораторные

Использование средств контроля геометрии лопаток на всех стадиях технологического цикла производства лопаток невозможно возможно невозможно невозможно невозможно возможно

Возможность работы в широком диапазоне шероховатостей поверхностей лопаток (Ка от 0,3 мкм до 3,0 мкм) имеется отсутствует отсутствует отсутствует отсутствует имеется

Многопараметровость метода профиль профиль профиль профиль профиль профиль, кривизна

Использование матирующих аэрозолей и порошков не используется необходимо необходимо необходимо необходимо не используется

Возможность использования в автоматизированном контроле и быстрая перенастройка на разные типоразмеры лопаток отсутствует имеется имеется имеется отсутствует имеется

Возможность получения информации в цифровом виде, паспортизация лопаток отсутствует имеется имеется имеется имеется имеется

Возможность восстановления ЗБ модели поверхности пера лопатки отсутствует имеется имеется отсутствует отсутствует имеется

Возможность подключения компьютерной сети с целью корректировки тех. процесса отсутствует имеется имеется отсутствует отсутствует имеется

Технико-экономические (ценовые) показатели (Руб., $, €) 350 ООО Руб. 2 ООО ООО Руб. до 1 млн. $ 118 30 0006 от 25 000 € 50 000 Руб.

- в связи с расширенными функциональными возможностями, позволяющими определять не только профиль криволинейной поверхности, но и ее кривизну;

- по возможности использования в автоматизированном контроле без сложной перенастройкой на разные типоразмеры лопаток;

- по возможностям построения 3-х мерной модели поверхности пера лопатки и ее паспортизации на основании проведенных измерений и полученных экспериментальных данных о геометрии пера лопатки.

Разработанный в диссертационной работе измеритель профиля и кривизны лопаток ГТД используется:

- в ПАО «Кузнецов» (г. Самара) в технологическом процессе стендового контроля геометрических параметров боковых поверхностей лопаток на изделии Д-4 в виде устройства для бесконтактного определения параметров локальной кривизны и профиля поверхности лопаток вентиляторной ступени.

- в учебном процессе Самарского университета при обучении по программам высшего образования по направлениям подготовки 24.03.05 Двигатели летательных аппаратов, 24.06.01 Авиационная и ракетно-космическая техника и специальности 24.05.02 Проектирование авиационных и ракетных двигателей.

5.5 Выводы по 5 главе

1. Разработана функциональная схема ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток ГТД, предназначенного для определения профиля и кривизны криволинейной поверхности лопаток в различных сечениях.

2. Разработана принципиальная электрическая схема ИПКЛ, реализованная на основе микроконтроллера С805№061. Разработан алгоритм работы микроконтроллера и его реализация на языке ассемблер.

3. Разработаны электронный модуль ИПКЛ и конструкция ОЭДФП.

4. Приведен вариант возможной модернизации и развития преобразователя, позволяющий в несколько раз ускорить процесс контроля локальных параметров формы криволинейной отражающей поверхности лопатки за счет одновременного сканирования ее пера во всех требуемых сечениях.

5. Определены основные технические характеристики разработанного устройства и приведены сравнительные возможности его использования по отношению к известным устройствам аналогичного назначения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе представлено решение значимых научно-технических задач направленных на разработку и исследование бесконтактных оптоэлектронных дискретно-фазовых преобразователей локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей, обеспечивающих требуемую точность и расширение функциональных возможностей. Основные итоги и выводы работы:

1. Выполнен сравнительный анализ методов измерения локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей, разработана их классификация по принципам получения и обработки информации. Приведены основные характеристики рассмотренных методов. Выполнен обзор основных направлений зарубежных исследований. Определены эксплуатационные требования и разработана базовая структурная схема ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток ГТД, в которой учтены все функциональные процедуры получения информационных сигналов.

2. Разработана и исследована математическая модель формирования информационных сигналов первичного оптоэлектронного преобразователя (ОЭП) при взаимодействии его чувствительного элемента с криволинейной поверхностью, позволяющая количественно оценить влияние сопутствующих факторов на информационные параметры выходных колоколообразных импульсов.

Разработан алгоритм и компьютерная программа, моделирующая процесс определения отраженного от сложнопрофильной отражающей поверхности зондирующего излучения и формирования информационных сигналов.

Впервые, на примере криволинейной поверхности лопатки газотурбинного двигателя, подробно исследован предложенный оптоэлектронный дискретно-фазовый способ определения локальных параметров формы криволинейных отражающих криволинейных поверхностей, а именно:

- доказано, что положение максимума выходного импульса оптической насадки определяется кривизной отражающей поверхности лопатки и соответствует перпендикулярному положению оси ОН к плоскости касательной точке отражения зондирующего луча на поверхности лопатки;

- показано, что амплитуда выходного сигнала уменьшается при увеличении установочных расстояний между осью вращения оптической насадки и криволинейной поверхностью лопатки относительно базовой опорной плоскости;

- показано, что амплитуда выходного сигнала фотоприемника увеличивается при увеличении диаметра приемно-передающего коллектора оптической насадки;

- показано, что наблюдается искажение симметрии импульса фотоприемника в зависимости от кривизны отражающей поверхности, выражающееся в различной крутизне и длительности фронтов выходного информационного сигнала.

3. Рассмотрена классификация погрешностей ОЭДФП локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток ГТД, выполнен метрологический анализ составляющих методической, инструментальной и дополнительной погрешностей.

Разработана методика оценки методической погрешности, в соответствии с которой определены методические погрешности в различных сечениях пера лопатки. Построены графические представления методической погрешности определения профиля и кривизны поверхности лопаток. Методическая погрешность определения профиля и кривизны поверхности не превышает 0,2 %. Значение инструментальной погрешности устройства составляет 0,14 %, динамической погрешности 13,4 -103о/о. Анализ дополнительных погрешностей показал их незначительное влияние. Использование аккумуляторного питания позволило исключить погрешности, обусловленные пульсациями источников питания.

4. Разработан и изготовлен лабораторный макет оптоэлектронного преобразователя и экспериментальная установка для исследования параметров отраженного информационного светового потока от плоской поверхности, с помощью которой экспериментально доказана работоспособность метода.

Показано смещение максимумов выходных сигналов на угловую величину равную угловому наклону отражающей плоскости. Получена тарировочная зависимость амплитуды выходных импульсов от зазора между ППК оптической насадки и отражающей поверхностью.

Разработана и изготовлена экспериментальная установка для исследования параметров отраженного информационного светового потока от криволинейной боковой поверхности лопатки. В соответствии с разработанным алгоритмом экспериментально определена кривизна и профиль поверхности лопатки. Представлены результаты сравнительного анализа экспериментальных и теоретически полученных данных, которые показывают хорошую взаимосвязь, соответствующую точности используемых измерительных приборов.

Рассмотрены направления дальнейшего развития ОЭДФП геометрии поверхности лопаток ГТД, а именно:

- улучшение точностных характеристик преобразователя за счет перемещения оптической насадки по криволинейной траектории, повторяющей известную теоретически обоснованную линию профиля;

- улучшение характеристик преобразователя за счет замены сканирования, реализованного механическим вращением ОН, на электронное переключение направления зондирующего излучения.

5. Проведен сравнительный анализ полученных экспериментальных данных, который показал хорошее соответствие теоретических результатов и эксперимента и, таким образом, подтвердил правильность и адекватность математической модели, разработанной в диссертации, на использовании которой базируется исследуемый способ определения локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток ГТД.

6. Разработана функциональная схема измерителя профиля и кривизны лопаток (ИПКЛ), предназначенного для определения локальных параметров формы криволинейных отражающих поверхностей лопаток. Разработаны принципиальная электрическая схема и печатная плата устройства, алгоритм и программа микроконтроллера. Разработана конструкция ИПКЛ. Приведены

основные технические характеристики разработанного устройства и возможности его эксплуатации, представленные соответствующими актами. Рассмотрены направления дальнейшего развития измерителя профиля и кривизны лопаток. 7. Разработанный ИПКЛ может быть рекомендован для бесконтактного контроля профиля и кривизны лопаток на профильных предприятиях отрасли, таких как АО «ОДК-Авиадвигатель» (г. Пермь), АО «НПЦ газотурбостроения «Салют» (г. Москва), ПАО «ОДК-Сатурн» (г. Рыбинск), ПАО «Кузнецов» (г. Самара), ПАО «ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение» (г. Уфа), ПАО «Тюменские моторостроители» (г. Тюмень) и других предприятиях, занимающихся разработкой и изготовлением лопаток авиационных ГТД и паровых турбин.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АЦП аналого-цифровой преобразователь;

АЧХ амплитудно-частотная характеристика;

ГКС газокомпрессорная станция;

ГТД газотурбинный двигатель;

ИПКЛ измеритель профиля и кривизны лопаток

ОН оптическая насадка;

ОУ операционный усилитель;

ОЭДФП оптоэлектронный дискретно- фазовый преобразователь;

ПП первичный преобразователь;

ППК приемно - передающий коллектор;

СКО среднее квадратическое отклонение;

ТКЛР температурный коэффициент линейного расширения;

ФД фотодиод;

ФНЧ фильтр низких частот;

ФЧХ фазо - частотная характеристика;

ЧПУ числовое программное управление;

CALS Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла изделий

UART Universal Asynchronous Receiver-Transmitter - универсальный

асинхронный приёмопередатчик;

USB Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сарвин А.А. Оптические и оптоэлектронные методы бесконтактных измерений геометрических параметров: дис. ... д-р техн. наук: 05.02.11: / Сарвин Анатолий Александрович. - СПб., 2002. - 282 с.

2. Крымов, В. В., Елисеев Ю. С., Зудин К. И. Производство лопаток газотурбинных двигателей [Текст] / В. В. Крымов, Ю. С. Елисеев, К. И. Зудин. -М.: Машиностроение, 2002. - 376 с.

3. Методы компьютерной обработки изображений / под ред. Сойфера В.А. - М.: Физматлит, 2001г. - 784с.

4. Методы компьютерной оптики: учеб. пособие для вузов/ А.В. Волков [и др.], под ред. В.А. Сойфера. - 2-е изд., испр. - М.: Физматлит, 2003. - 688 с.

5. Фесько Ю.А. Разработка и исследование оптико-электронных методов определения трехмерной формы объектов: дис. ... канд. техн. наук: 05.11.07 / Фесько Юрий Александрович. - Новосибирск, 2014. - 167 с.

6. ГОСТ 23851-79 Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1980. - 99 с.

7. ГОСТ 8.051-81 Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм. - Введ. 1981-23-11. - М.: Издательство стандартов, 1981. - 11 с.

8. ГОСТ 23557-79. Лопатки авиационных осевых компрессоров и турбин. Термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1979. - 30с.

9. Болотов, М.А. Повышение точности оценки отклонения расположения в координатных измерениях профилей лопаток компрессора и турбины газотурбинного двигателя / М.А. Болотов, В.А. Печении, Н.В. Рузанов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2014. - № 5-3 (47). - С. 202-211.

10. Патент на изобретение 2243503 Российская Федерация, МПК G01B 11/24 (2000.01). Способ измерения геометрических параметров поверхностей сложнопрофилированных объектов и устройство для его осуществления. Галиулин Р.М., Бакиров Ж.М., Воронцов А.В. и др., заявитель и патентообладатель ООО Научно-Внедренческое предприятие "ОПТЭЛ". Заявл. 19.06.2001, опубл. 27.12.2004, бюл. № 36.

11. Патент на изобретение 2256878 Российская Федерация, МПК G01B 11/24, 21/20 (2000.01). Способ измерения формы объекта и устройство для его

осуществления. Поклад В.А., Степняков В.П., Ахметдинов Р.М. и др., заявитель и патентообладатель ФГУП "ММПП "САЛЮТ". Заявл. 13.02.2004, опубл. 20.07.2005, бюл. №20.

12. Патент на изобретение 2263879 Российская Федерация, МПК G01B 11/24, 21/20. Способ контроля профиля изделия и устройство для его осуществления. Галиулин Р.М., Бакиров Ж.М., Богданов Д.Р. и др., заявитель и патентообладатель Галиулин Р.М.. Заявл. 22.10.2003, опубл. 10.11.2005, бюл. №31.

13. Патент на изобретение 2299400 (Российская Федерация, МПК G01B 11/24, 21/20. Устройство для контроля профиля пера лопатки. Галиулин Р.М., Бакиров Ж.М., Богданов Д.Р. и др., заявитель и патентообладатель Галиулин Р.М.. Заявл. 31.05.2005, опубл. 20.05.2007, бюл. №14.

14. Болотов, М.А. Определение неопределенностей измерения параметров профиля лопаток компрессора ГТД / М.А. Болотов, В.А. Печении, Н.В. Рузанов // СТИН. - 2016. - №6. - С. 34-40.

15. Болотов, М.А. Разработка методики моделирования и исследование процесса измерения деталей ГТД на координатно-измерительных машинах: дис. ... канд. техн. наук: 05.07.05 / Болотов Михаил Александрович. - Самара, 2012. - 204 с.

16. Печенин, В.А. Моделирование координатных измерений геометрических параметров формы и расположения сложных профилей лопаток компрессора ГТД / В.А. Печенин, Н.В. Рузанов, М.А. Болотов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2013. - Т.15. - № 6-4. - С. 921-928.

17. Гоголев И.Г. К расчету нестационарных аэродинамических сил в проточной части турбомашин / И.Г. Гоголев, Т.А. Николаева, А.М. Дроконов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии .- 2011 .- №4 .С. 27-34.

18. Гапшис В.А., Каспарайтис А.Ю., МодестовМ.Б. и др. Координатно-измерительные машины и их применение /В.А. Гапшис, А.Ю. Каспарайтис, М.Б. Модестов -М.: Машиностроение, 1988.-326с.

19. Кеткович А.А., Яковлева Н.И., Б.А. Лазерная компьютерная система контроля лопаток газотурбинных двигателей ПКПЛ-1 // Контроль. Диагностика № 3, 2007. М., Машиностроение. с. 32-34.

20. Кеткович А. А., Чичигин Б. А., Пичугова О. А.. Лазерный компьютерный профилометр // Материалы международной научно-технической конференции «Современные методы и приборы контроля качества и диагностики состояния

объектов» - Могилев: ГУ ВПО «Белорусско-российский университет», 2004 - с. 165.

21. Чичигин Б..А. Разработка методов и средств лазерного контроля геометрии лопаток газотурбинных двигателей: дис. ... канд. техн. наук: 05.11.13 / Чичигин Борис Анатольевич. - Москва, 2007. - 147 с.

22. Чичигин Б.А., Кеткович А.А., Чернов Л.А. Современные лазерные системы контроля геометрии сложных поверхностей // Тезисы докладов семнадцатой российской НТК с международным участием «Неразрушающий контроль и диагностика». Екатеринбург, ИМАШ, УрО РАН, 2005 - с. 168

23. Кеткович А.А., Яковлева Н.И., Чичигин Б.А. Лазерная компьютерная система контроля лопаток газотурбинных двигателей ПКПЛ-1 // Контроль. Диагностика № 3, 2007. М., Машиностроение. - с. 32-34.

24. Яковлев М.Г. Современные проблемы автоматизации финишной обработки пера лопаток авиационных двигателей / М.В. Жуплов, М.Г. Яковлев // Проблемы машиностроения и автоматизации. - 2011. - №1. - с. 132-138.

25. Poniatowska, M. Free-form surface machining error compensation applying 3D CAD machining pattern model / M. Poniatowska // Computer Aided Design. - 2015. -Vol. 62. - P. 227-235.

26. Poniatowska, M. Deviation model based method of planning accuracy inspection of free-form surfaces using CMMs / M. Poniatowska // Measurement. - 2012. - № 45. - P. 927-937.

27. Savio, E. Metrology of freeform shaped parts / E. Savio, L. De Chiffre, R. Schmitt // CIRP Annals - Manufacturing Technology. - 2007. - Vol. 56, № 2. - P. 810-835.

28. Rajamohan, G. Effect of probe size and measurement strategies on assessment of freeform profile deviations using coordinate measuring machine / G. Rajamohan, M.S. Shunmugam, G.L. Samuel // Measurement. - 2011. - № 44. - P. 832-841.

29. Rajamohan, G. Practical measurement strategies for verification of freeform surfaces using coordinate measuring machines / G. Rajamohan, M.S. Shunugam, G.L. Samuel // Metrology and Measurement Systems. - 2011. - №. 2. - P. 209-222.

30. Ristic, M. Contact probe radius compensation using computer aided design models / M. Ristic, I. Ainsworth, D. Brujic // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. - 2001. - Vol. 215, № 6. - P. 819-834.

31. Balasubramanian, S. A neural network approach to localization of parts with complex surfaces for precision inspection / S. Balasubramanian, P. Gu // Proc ASME Database Symposium. - 1995. - P.1025-1031.

32. Машиностроение. Справочник. Неразрушающий контроль: Под ред.

B.В. Клюева. Т. 6 Кн. 2: Оптический контроль./ В.Н. Филинов, А.А. Кеткович, М.В. Филиппов. М.:, 2004. - 832 с.

33. Методы компьютерной обработки изображений / Под ред. Сойфера. М.: Физматлит, 2003. -784с.

34. Сысоев Е. В. Измерение микро- и нанорельефа поверхности методами низкокогерентной интерферометрии: дис. ... канд. техн. наук: 01.04.05 / Сысоев Евгений Владимирович. - Новосибирск, 2010. - 135 с.

35. Патент на изобретение 2548939 Российская Федерация, МПК G01B 21/22 (2006.01). Способ определения угловых положений поверхности объекта и устройство для его осуществления. Данилин А.И., Данилин С.А., Теряева О.В., Грецков А.А., заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева. Заявл. 1.07.2013, опубл. 20.04.2015, бюл. №11.

36. Патент на изобретение 2555505 Российская Федерация, МПК G01B 11/26 (2006.01). Устройство определения угловых положений поверхности объекта. Данилин А.И.. , Данилин С.А., Теряева О.В., заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева. Заявл. 04.07.2012, опубл. 10.07.2015, бюл. №19.

37. Данилин А.И., Чернявский А.Ж. Критерии дискретно-фазового контроля рабочего состояния лопаток и их реализуемость в системах автоматического управления турбоагрегатами // Вестник Самар. гос. аэрокосм. ун-та им. акад.

C.П. Королёва. Самара, 2009. №1 (17). с. 107-115.

38. Чернявский А.Ж., Данилин А.И., Данилин С.А. Преобразователи параметров динамических перемещений лопаток турбоагрегатов, основанные на нелинейной аппроксимации первичных сигналов // Вестник Самар. гос. аэрокосм. ун-та им. акад. С.П. Королёва. Самара, 2012. № 7 (38). с. 117-123.

39. Домрачев В.Г., Гречишников В.М., Чернявский А.Ж., Данилин А.И., Данилин С.А. Определение параметров колебаний лопаток турбоагрегатов на основе нелинейной аппроксимации сигналов первичных преобразователей // Измерительная техника, 2013. № 11. с. 29-32.

40. Domrachev V.G., Grechishnikov V.M., Chernyavskii A.Zh., Danilin A.I., Danilin S.A. Determination of the Oscillation Parameters of the Blades of Turbine-Driven Sets based on Nonlinear Approximation of the Signals of Primary Converters // Measurement Techniques. Vol. 56, No.11, Feb. 2014. pp. 1242-1247.

41. Патент на изобретение 2584723 Российская Федерация, МПК G01H 11/06 (2006.01). Способ определения параметров колебаний лопаток вращающегося колеса турбомашины и устройство для его осуществления. Данилин А.И., Чернявский А.Ж., Данилин С.А. и др., заявитель и патентообладатель Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. акад. С.П. Королева (СГАУ). Заявл. 03.02.2015, опубл. 20.05.2016, бюл. № 14.

42. Патент на изобретение 9810090 США, МПК H01L 21/00 (2006.01). Method for determining the oscillation parameters of turbo-machine blades and a device for putting the same into practice. Danilin A.I., Chernyavskij A.Zh., Danilin S.A. et al. Applicant and Assignee: Samara State Aerospace University. Priority date Feb. 3, 2015, Date of patent Nov. 7, 2017.

43. Крымов В.В., Елисеев Ю.С., Бойцов А.Г., Хворостухин Л.А. Технология производства авиационных газотурбинных двигателей/ Под редакцией В.В. Крымова. М.: Машиностроение, 2003. -512 с.

44. ГОСТ 23537-79. Лопатки авиационных осевых компрессоров и турбин. Термины и определения : издание официальное : утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 марта 1979 г. № 1085 : дата введения 01.01.1980 г. - Москва : Стандартинформ, 1979. -33 c. - Текст : непосредственный.

45. ОСТ 1.02571-86. Лопатки компрессоров и турбин. Предельные отклонения размеров, формы и расположения пера : издание официальное : утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 13 июня 1986 г. № 298-06 : дата введения 01.01.1987 г. - Москва : Стандартинформ, 1986. - 36 c. - Текст : непосредственный.

46. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики: издание официальное : утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 апреля 1973 г. № 995 : дата введения 01.01.1975 г. - Москва : Стандартинформ, 1973. - c. - Текст : непосредственный.

47. Бушуев М.Н., Технология производства /М.Н. Бушуев - Москва ; Ленинград : Машиностроение. [Ленингр. отд-ние], 1966. - 416 с.

48. Бауман Н.Я., Яковлев М.И., Свечков И.Н., Технология производства паровых и газовых турбин/ Н.Я. Бауман и др. - М.: Машиностроение, 1973. - 464 с.

49. Булатов, В.П. Основы теории точности машин и приборов / В.П. Булатов [и др.]. - М.: Наука, 1993. - 234 с.

50. Шубников, К.В. Унифицированные переналаживаемые средства измерения / К.В. Шубников. - Л.: Машиностроение, 1978. - 200 с

51. Шулепов, А.П. Проектирование технологической оснастки / А.П. Шулепов,

B.А. Шманев, И.Л. Шитарев. - Самара: СГАУ, 1996. - 332 с.

52. Бойченко, С.Г. КИМ на гексаподах: «русское чудо» в технологиях измерений /

C.Г. Бойченко // Оборудование и инструмент. - 2005. - №12. - С. 1-3.

53. Суслин, В.П. Современные методы измерения и контроля в машиностроении /

B.П. Суслин, А.В. Джунковский // Технология машиностроения. - 2004. - №5. -

C. 49-51.

54. Rodger, G. A review of industrial capabilities to measure free-form surfaces / G. Rodger, D. Flack, M. McCartny // NPL Report DEPC-EM 014. - 2007. - 65 p.

55. Yadong, Li. Free-form surface inspection techniques state of the art review / Li Yadong, Gu Peihua // Computer-Aided Design. - 2004. - № 36. - P. 1395-1417.

56. Ознобишин Н.С. Технический контроль в механических цехах / Н.С. Ознобишин.- М., Высшая школа, 1974. - 324 с.

57. Кучин А. А., Обрадович К. А. Оптические приборы для измерения шероховатости поверхности / А.А. Кучин и др. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981. - 197 с.

58. Коваленко А.В. Контроль деталей, обработанных на металлорежущих станках/ А.В. Коваленко - М.: Машиностроение, 1980. - 167 с.

59. Ознобишин Н.С. Технический контроль в механических цехах / Н.С. Ознобишин.- М., Высшая школа, 1974. - 324 с.

60. Выборнов Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия / Б.И. Выборнов . - М.: Металлургия, 1985. - 256 с.

61. Румянцев А.П. Ультразвуковой контроль макродефектов и локальных структурных неоднородностей в турбинных лопатках / А.П. Румянцев. - М.: Дефектоскопия, 1965. №5. С.3-7.

62. Прямицын И.Б., Челпанов И.Б. Лазерные сканирующие устройства. Методы и методики исследования характеристик. Области применения // Современное машиностроение. Наука и образование: материалы Международной научно -практической конференции. 14-15 июля 2012 года. - СПб. : Изд-во Политехн. унта, 2012. - С. 631-644.

63. Зак, Е.А. Волоконно-оптические преобразователи с внешней модуляцией / Е.А. Зак. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 128 с.

64. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т./ Под общ. ред. В.В. Клюева. Т.6: В 3 кн. - 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2006. - 848 с.: ил.

65. Дёмкин, В.Н. Лазерные методы и средства измерения геометрии поверхностей сложной формы : диссертация ... доктора технических наук : 05.11.07. - Москва, 2004. - 247 с. : ил.

66. Точность и производственный контроль в машиностроении: Справочник / [И. И. Балонкина, А. К. Кутай, Б. М. Сорочкин, Б. А. Тайц]; Под общ. ред. А.К. Кутая, Б. М. Сорочкина. - Л. : Машиностроение : Ленингр. отд-ние, 1983. - 368 с. : ил.

67. ГОСТ 19795-82. Проекторы измерительные. Общие технические условия. издание официальное : утвержден и введен в действие постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 декабря 1982 г. № 5173 : дата введения 01.01.1984 г. - Москва : Стандартинформ, 1982. - 8 c. - Текст : непосредственный.

68. Лисицына И.С. Измерительные проекторы в современном производстве [Электронный ресурс] / И.С. Лисицына. - Режим доступа: https://rvs-ltd.ru/izmeritelnye-proektory-v-sovremennom-proizvodstve.html

69. Vladimirov A. P. Dynamic speckle interferometry of microscopic and macroscopic processes in deformable media. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures, 2015, iss. 6, pp. 27-57. DOI: 10.17804/2410-9908.2015.6.027-057

70. Кузяков О.Н., Кучерюк В.И. Методы и средства измерения топологий поверхностей, перемещений и деформаций. / О.Н. Кузяков и др. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. - 172 с.

71. А.с. 160887 СССР, МПК вОШ 42/27. Способ исследования кривизны поверхностей / Е.Н. Андреева, В.В. Новицкий (СССР). №829490/26-10; Заявлено 06.04.63; Опубл. 26.11.64, Бюл. № 5. 2 с.

72. А.с. 1330457 СССР, МКИ3 GO1B 09/02. Способ контроля кривизны поверхностей / А.А. Воеводин, Д.Л. Богачев, Л.Е. Безверхова (СССР). №4004903/24-28; Заявлено 06.01.86; Опубл. 15.08.87, Бюл. № 30. 3 с.

73. Патент на изобретение 22427143 Российская Федерация, МПК G01H 11/25. Способ контроля рельефа поверхности объекта. Игнатьев Ю.А., заявитель и патентообладатель Игнатьев Ю.А.. Заявл. 11.03.2003, опубл. 20.12.2004, бюл. № 35. 6 с.

74. Воронин К.П., Попов Н.Н.,Равин А.А. Промышленная рентгеновская томография сложных технических систем. / К.П. Воронин и др. - Санкт-Петербург: СПбГМТУ, 2012. - 436 с.

75. Вайнберг Э.И., Вайнберг И.А., Компьютерные томографы для неразрушающего контроля и количественной диагностики изделий

аэрокосмической промышленности / Э.И. Вайнберг и др. - М.: Двигатель, 2008. №2 (56), 19-23 с.

76. Гузевич С. Н. О стереоскопическом методе измерений // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 7. С. 543—549.

77. Geng, J. Structured-light 3D surface imaging: a tutorial / J. Geng // Adv. Opt. Photon. - 2011. -Vol. 3(2). - P. 128-160. DOI:10.1364/AOP.3.000128.

78. Калиниченко Н.П. Визуальный и измерительный контроль: учебное пособие для подготовки специалистов I, II и III уровня / Н.П. Калиниченко, А.Н. Калиниченко; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 300 с.

79. Данилин С.А. Чернявский А.Ж. Волоконно-оптический преобразователь с увеличенным динамическим диапазоном измерения для мониторинга изменений профиля поверхности изделий машиностроения // Известия Самар. науч. центра РАН, 2016. том 18, № 4-1. с. 166-169.

80. А.с. 1223030 СССР, МКИ3 GO1B 11/02. Оптический датчик перемещений /В.А.Медников, В.А.Олейников, (СССР). №3649330/24-28; Заявлено 03.10.83; Опубл. 07.04.86, Бюл. № 13. 2 с.

81. Гуревич М. М. Фотометрия (теория, методы и приборы) СПб.: Эиергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1983. - 272 с.

82. Данилин С.А. Математическая модель функционирования оптоэлектронного дискретно- фазового преобразователя для систем автоматизированного контроля геометрии поверхности лопаток газотурбинного двигателя // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс, 2021. том 10, №4(56). с. 108-112.

83. Нефёдов, В.И. Метрология и радиоизмерения/ В.И. Нефёдов. - М.: Высшая школа, 2006. - 526 с.

84. Цветков Э.И. Метрология. Модели, метрологический анализ, метрологический синтез. Дополнительные главы./ Э.И. Цветков. - СПб.: СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2016. 144 с.

85. РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения: издание официальное: утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 05.12.2013 N 29-2013: дата введения 01.01.2015 г. - Москва : Стандартинформ, 2014. - 83 c. - Текст : непосредственный.

86. Душин Е.М. Основы метрологии и электрические измерения: учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп./ Е.М. Душин, Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк; Л.: Энерго-атомиздат, 1987. - 480 c.

87. Гречишников В.М. Метрология и радиоизмерения: учеб. пособие / Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007. - 160 с.