Устройство для измерения температуры
Изобретение относится к термометрии и может использоваться в системах автоматического контроля и регулирования температуры газового потока газотурбинного двигателя. Целью изобретения является повышение точности измерения путем устранения погрешности, обусловленной временным запаздыванием переключения перестраиваемого фильтра нижних частот с одного температурного режима работы на другой. Устройство снабжено вторым фильтром, датчиком 9 давления, третьим дифференцирующим усилителем, связанными друг с другом и с другими бло- . ками устройства определенным образом . 2 ил. с (С to Is:) ISD О)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU „„1242726
А1
15ц 4 С 01 К 7/14
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3775871/24-10 (22) 25.07.84 (46) 07.07.86. Вюл. Ф 25 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Ю. М. Гусев, В. А, Семеран, M. К. Гизатулин и И. M Макухо (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 773454, кл. G 01 К 7/14
Авторское свидетельство СССР
У 1136033, кл. G Ol К 13/02, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к термометрии и может использоваться в системах автоматического контроля и регулирования температуры газового потока газотурбинного двигателя. Целью изобретения является повышение точности измерения путем устранения погрешности, обусловленной временным запаздыванием переключения перестраиваемого фильтра нижних частот с одного температурного режима работы на другой. Устройство снабжено вторым фильтром, датчиком 9 давления, третьим дифференцирующим усилителем, связанными друг с другом и с другими блоками устройства определенным образом. 2 ил.
1 1
Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температур, например, в системах автоматического контроля и . регулирования температуры газового потока газотурбинного двигателя (ГХД).
Цель изобретения — повышение точности измерения температуры путем устранения погрешности, обусловленной временным запаздыванием переключения перестраиваемого фильтра нижних частот с одного температурного режима работы на другой вследствие того, что сигнал управления этим фильтром формируется с временной задержкой, связанной с инерционностью фильтра.
На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2— пример реализации перестраиваемого фильтра нижних частот.
Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные термопреобразаватель 1, усилитель 2, перестраиваеьый фильтр 3 нижних частот, первый и второй дифференцирующие усилители 4 и 5, блоки 6 деления и 7 умножения, сумматор 8, последовательно включенный датчик 9 давления, второй фильтр 10, третий дифференцирующий усилитель 11, пороговую схему 12, элемент 13 задержки и схему И 14, причем выход усилителя 2 соединен с входом перестраиваемого фильтра 3 нижних частот и с первым входом сумматора 8, выход которого связан с выходом устройства, а второй вход — с выходом блока 7 умножения, выход первого дифференцирующего усилителя 4 соединен с первым входом блоков 7 умножения и 6 деления.
При работе ГТД возможны два режима изменения температуры его газового потока: режим медленного изменения температуры (например„ установившийся режим), когда скорость изменения температуры T газового потока ат„
Н
",;== < (0,1-0,2) (, -„-"-),„,, (1) и переходной режим, для которого характерно быстрое изменение температуры газового потока (например, в ре.— жиме разгона или дросселирования
ГТД), когда
Я ->(o, -o, Í", „„„,. М
242726 2
Устройство работает следующим образou.
При скачкообразном изменении тем-. пературы контролируемого объекта на выходе термодатчика l, являющегося инерционным звеном первого порядка, по истечении времени появляется сигнал е„ -к, (т, + а (-e )), (М
1б где Е - выходной сигнал термопреобразователя 1;
Т вЂ” начальное значение температуры, К - коэффициент передачи термо 1
1. з преобразователя; дТ - скачок температуры;
Ч. — постоянная времени герМопреобразователя.
Напряжение с выхода усилителя 2 поступает на первый вход сумматора 8 и вход перестраиваемого фильтра 3, нижних частот (ПФНЧ). Применение в устройстве фильтра 3 обуславливается .наличием двух режимов изменения температуры. Подавление помех тем эффективнее, чем выше порядок используемого фильтра, т.е. чем вьше порядок многочлена в выражении для передаточной функции K (р) фильтра 3, которая может быть представлена в виде:
K р — —,(4)
Л
) р +,, ° . - о <- + .. + где И вЂ . номинальный коэффициент пере15 дачи фильтра в полосе про-. пускания; порядок фильтра;
Р— комплексная переменная;
3, „",Ъ„- коэффициент многочлена.
Однако филътр высокого порядка вносит большое запаздывание (динамическую ошибку) при быстроменяющихся процессах, что, в частности, отрицательно сказывается на качестве про-. цессов регулирования температуры газового потока H системах автоматического регулирования ГТД. Поэтому . в режиме быстрого изменения температуры ПФНЧ 3 представляет собой фильтр низкого порядка, вносящий наименьшее запаздывание в сигнал термодатчика 1.
В режиме сравнительно медленного изменения температуры, когда динамичес-. кая ошибка, обусловленная запаздыБ5 ванием., вносимым фильтром, мала по сравнению с ошибкой, обусловленной влиянием помех, ПФНЧ 3 представляет собой фильтр высокого порядка. Для
124272б
Сигнал с выхода ПФНЧ 3 поступает на вход первого дифференцирующего усилителя 4. Выходной сигнал дифференцирующего усилителя 4 в блоке 9 эффективного подавления помех ПФНЧ 3 должен отвечать следующим требованиям. При быстром изменении температуры его порядок должен быть минимальным (первого-второго порядка), чтобы не вносились большие фазовые и амплитудные искажения в полезный сигнал, а при медленном изменении температуры — третьего-четвертого порядка, что повышает эффективность подавления 10 помех (дальнейшее повышение порядка фильтра 3 приведет к существенным искажениям полезного сигнала).
ПФНЧ 3 состоит (фиг. 2) из первого фильтра 15 нижних частот, второго фильтра 16 нижних частот и двухпозиционного переключателя 17.
Фильтры IS и 16 нижних частот могут быть выполнены на основе операционных усилителей по стандартным 2р схемам и должны быть первого-второго порядка.
Формирование сигнала управления переключением ПФНЧ 3 осуществляется цепью, состоящей из следующих эле- 25 .ментов: датчика 9 давления, второго фильтра 10, третьего дифференцирую— щего усилителя 11, пороговой схемы 12, элемента 13 задержки и схемы И 14. Давление и температура в одном сечении ГТД изменяются одновременно. При этом постоянная времени датчика 9 давления на порядок меньше постоянной времени термодатчика 1. Кроме того, в отличие от по35 следней, постоянная времени датчика давления не зависит от изменения параметров газового потока.
Поэтому, в предлагаемом устройстве управление ПФНЧ 3 осуществляется не сигналом, пропорциональным. ско. рости изменения температуры, а сигналом пропорциональным скорости изЪр менения давления т. е. — "--. При bt этом достигается повышение точности 45 измерения температуры, так как устраняется существовавшая при управлении ПФНЧ 3 по сигналу, пропорциональному скорости изменения температуры, погрешность. Эта погрешность обуслов-5О лена временным запаздыванием-переключения ПФНЧ 3 с одного температурного режима работы на другой вследствие того, что сигнал управления фильтром 3 (пропорциональный скорости из- 55 менения температуры) формируется с временной задержкой, связанной с инерционностью фильтра-3. В момент
4 перехода с режима медленного измене- ния температуры на режим ее быстрого изменения временное запаздывание переключения ПФНЧ 3 приводит к внесению дополнительной динамической ошибки (запаздываниях в последний сигнал термодатчика 1 к канале дифференцирования), а в момент перехода с режима быстрого изменения температуры на режим ее медленного изменения— к снижению качества подавления помех фильтром 3 (так как порядок
ПФНЧ 3 ниже требуемого для данного температурного режима).
Второй фильтр 10 (фильтр нижних частот стандартной структуры) служит для подавления высокочастотных помех, присутствующих в сигнале датчика 9 давления. Информация о производной
Ърк давления по времени (т.е. и о скорости изменения температуры) с выхода третьего дифференцирующего усилителя II поступает на вход пороговой схемы 12. Если величина сигнала на выходе третьего дифференцирующего усилителя ll меньше величины
U порога срабатывания пороговой схемы 12, т.е. выполняется условие (1) то на выходе пороговой схемы формируется сигнал переключения перестраиваемого фильтра 3 нижних частот в состоянйе фильтра высокого порядка. При достижении сигналом с выхода третьего дифференцирующего усилителя ll порога срабатывания U пороговой схемы, т.е. при выполнении условия (2), на выходе пороговой схемы формируется сигнал переключения ПФНЧ 3 в состояние фильтра низкого порядка.Элемент задержки и схема И используются для устранения влияния импульсных кратковременных помех в сигнале датчика давления при переключение ПФНЧ 3, т.е. управление переключением ПФНЧ 3 осуществляется в предлагаемом устройстве сигналами, длительность которых превышает определенную величину (равную временной задержке элемента 13 задержки . Это повышает помехозащищенность канала форсирования сигнала управления переключением ПФНЧ 3.
1242726
Составитель В. Куликов
Редактор Н. Тупица Техред О.Гортвай Корректор F„. Сирохман
Заказ 3690/37 Тираж 778 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . Проектная, 4
