Самонастраивающееся устройство для измерения быстроизменяющихся температур Советский патент 1984 года по МПК G01K7/14 

Изобретение относится к измерению быстроменяющихся температур и может быть использовано, в частности при измерении температуры газов газотурбинного двигателя (ГТД). Известно самонастраивающееся устройство для измерения температуры, содержащее основной и вспомогательны термопреобразователи, подключенные соответственно к основному и вспомо™ гательному корректирующим звеньям, блок сравненияJ входы которого соеди нены с выходом основного термопреобразователя и выходом вспомогательного корректирующего звена, а выход подключен К исполнительному органу, выходы которого подключены к управляющим входам корректирующих звеньев 1. Недостатками этого устройства являются низкая динамическая точность и плохая помехозащищенность от помех действующих в канале связи. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является само настраивающееся устройство для измерения быстроменяющихся температур, содержащее термопреобразователь, пер вый блок умножения, первый вход кото рого соединен с выходом первого диф ференциатора, а вьпсод подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с входом первого дифферендиатора, блок сравнения, входы которого соответственно соединены с выходами первого сумматора и блока косвенного определ ния температуры. 8 этом устройстве самонастройка осуществляется по сигн лу с выхода устройства и сигналу от блока косвенного определения темпера туры 2 . Однако известное устройство не обладает высокой точностью из-за непостоянства переходных процессов под стройки постоянной времени корректи рующего звена при различных начальных условиях. Кроме того, устройство обладает низкой помехозащищенностью, что также снижает точность измерения температуры.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в самонастраивающееся устройство 55 для измерения быстроизменяющихся температур, содержащее термопреобразовател.S первый блок умножения.

(1)

W(P)

Т- Р + 1

где Т - постоянная времени термопреобразователя.

Передаточная функция корректирующего звена, образованного сумматором первый вход которого соединен с выходом первого дифференциатора, а выкод подключен, к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с входом первого дифференциатора, блок сравнения, входы которого соединены соответственно с выходами первого сумматора и блока косвенного определения температуры, введены второй сумматор, фильтр, второй блок умножения, интегрирующий усилитель и второй дифференциатор, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход подключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединение выходом первого дифференциатора, а выход через интегрирующий усилитель подключен к второму входу первого блока умножения, выход второго дифференциатора через фильтр соединен d первым входом второго сумматора, вто| рой вход которого подключен к выходу термопреобразователя, а выход - к второму входу первого сумматора. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит термопреобразователь 1, первый дифференциатор 2, первый блок 3 умножения, первьй сумматор 4, блок 5 Сравнения, интегрирующий усилитель 6,блок 7 косвенного определения температуры, фильтр 8, второй сумматор 9. второй дифференциатор 10 и второй блок 11 умножения. Блок 7 косвенного определения температуры определяет температуру косвенным образом через другие параметры, например, за счет использования практически безинерционнык датчиков частот вращения роторов и их ускорений. В качестве него также может быть использован термопреобразователь с высоким быстродействием и низкой статической точностью, например струйный датчик температуры. Принцип работы устройства заключается в следующем. Передаточная функция термопреобразователя может быть представлена в виде 4, дифференциатором 2 и блоком 3 ум жения, имеет вид TK P. V где Т, - постоянная времени коррект рующего звена. В процессе работы устройства вел чина должна изменяться таким образом, чтобы компенсировать изменен постоянной времени термопреобразова теля. Как показывают расчеты, закон изменения То может быть описан вьфа жением . т„ х x e-dt где . - постоянное число, большее единицы; Ху- производная по времени сиг нала Х на выходе термопре, образователя; - производная величины f , где Хд - значение сигнала вьфабатываемого бло ком косвенного определения температуры. 8выражении для Т| отсутствует член с , что исключает влияние статической точности блока косвенного оп ределения температуры на точность коррекции постоянной времени термопреобразователя и повышает динамиче кую точность измерения. Помехозащищенность измерения от помех, действующих в канале связи с термопреобразователем, достигается за счет введения второго сумматора 9и фильтра 8 с соответствую1дими св зями. Как показывают простые расчеты, в случае окончания процесса подстро ки постоянной времени сигнал на выходе устройства X4 (пропорциональны из Jepяeмoй температуре) будет связа с входным сигналом X (пропорциональ ным истинной температуре) выражение V .- EiIS ч UPWc|,(Tj.. Р+1)7 где f - сигнал помехи, действующей на линии связи; Уф - передаточная функция фильт Из вьфажения (4) видно, что сигнал истинной температуры проходит на выход устройства без изменения, а сигнал помехи фильтруется. В общем случае фильтр должен иметь передаточную функцию фида ,.,,.,+1 , . V V . +... + Г где К, , Ь (i 05l...,n - постоянные коэффициенты. В частном случае фильтр имеет передаточную функцию вида 10(Р-И)/(0,1Р+1) и может быть реализован на обычном операционном усилителе. Устройство работает следующим образом,. Блок сравнения по сигналам с выхода блока 7 косвенного определения температуры Хд,( и выхода сумматора 4, который является одновременно и выходом устройства,формирует сигнал рассогласования . После дифференцирования во втором дифференциаторе 10 сигнал в умножается в блоке 11 на сигнал Х, поступающий с выхода дифференциатора 2, и далее поступает на вход интегрирующего усилителя 6 с коэффициентом усиления . С выхода усилителя 6 сигнал Tj, пропорциональный величине (3), подается на вход блока 3 умножения, при этом постоянная времени корректирующего звена устанавливается равной постоянной времени термопреобразователя . Выходной сигнал Х, формируется сумматором 4 по сигналам с выхода первого блока 3 умножения и с выхода второго сумматора 9. По сравнению с известным, преимущество описываемого устройства заключается в том, что повьппается динамическая точность измерения температуры и помехозащищенность измерения. Так, при использовании устройства для измерения газов ГТД в системе автоматического регулирования заброс по температуре уменьшается более чем в 3 раза, что позволяет более точно выг бирать режим работы ГТД.

м

САМОНАСТРАИВАЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БЫСТ ОИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ТЕМПЕРАТУР, содержащее термопреобразователь, первый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом первого дифференциатора, а выход подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с входом первого дифференциатора, блок сравнения, входы которого соединены соответственно с выходами первого сумматора и блока косвенного определения температуры, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности измерений, в него введены второй сумматор, фильтр, второй блок умножения, интегрирукиций усилитель и второй дифференциатор, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход подключен к первому входу второго блока JTMHO- жения, второй вход которого соединен (Л с выходом первого дифференциатора, а выход через интегрирующий усилитель подключен к второму входу первого блока умножения, выход второго дифференциатора через фильтр соединен с первым входом второго сумматора|, второй вход которого подключен к выходу термопреобразователя, а выход ND к второму входу первого сумматора. ;о 1