Устройство для измерения температуры газа Советский патент 1990 года по МПК G01K13/02 

ел

00

CJ

4j

о о

Изобретение относится к области температурных измерений и предназначено для измерения, контроля и регулирования параметров быстропеременных и нестационарных газовых.потоков в разных областях техники.

Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений.

На чертеже приведена функциональная схема устройства,

Устройство содержит два термопреобразователя 1 и 2 с различной инерционностью, первый 3 и второй 4 усилители, два аналого-цифровых преобразователя 5 и 6, блок 7 быстрого преобразования Фурье (БПФ), цифровой дифференцирующий фильтр 8, цифровой фильтр 9 низких частот, блок 10 обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ), первый 11 и второй 12 блоки масштабирования, регистратор 13 и блок 14 синхронизации.

При измерении температуры двумя термопреобразователями с различной инерционностью истинное значение нестационарной температуры может быть определено по формуле

Ti(t)-KT2(t)-- -L

к IJ( 11

Т2(О

где lift), Та (t) - температура, зарегистрированная первым и вторым термопреобразователями;

I1

Т i(t), T2(t)- их первые производные; К - отношение постоянных времени термопреобразователей.

В процессе измерения температуры сигналы с выходов термопреобразооателей 1 и 2 поступают на входы усилителей 3 и 4, поступают аналоговые сигналы, соответствующие измеряемому параметру (Ti(t) и T2(t)). Сигналы преобразуются в цифровую форму (коды) аналого-цифровыми преобразователями 5 и 6 и накапливаются в виде двух последовательностей кодов одинаковой длины в буффере блока 7 БПФ. В блоке 7 БПФ производится преобразованиэ последовательности кодов к частотному представлению. В блоках 8 и 9 осуществляются соответственно дифференцирование и низкочастотная фильтрация кодов. После выполнения в блоке 10 ОБПФ обратного преобразования кодов они поступают в первый блок 11 масштабирования. Блок 11 мас- штабирования представляет собой

электронную цифровую схему, формирующую сигнал, пропорциональный текущему значению показателя инерции первого термопреобразователя 1,

5 „ Ti,i -Taj %

f

п., К-1Ы

. (2)

Т и -Т2,1

Полученная последовательность кодов П,|, 1 1,2, ,.,, N, поступает в блок 7 БПФ

вместо кодов T2,i ,1 1, .... N. Коды Ti.i и

П,|, 1 1N, преобразуются к частотному

представлению, далее в блоках 8 и 9 осуществляются дифференцирование и низкочастотная фильтрация последовательностей,

а затем в блоке 10 ОБПФ - обратное преобразование Фурье. С второго выхода блока 10 ОБПФ последовательность кодов TI.I, ri,t, поступает на вход второго блока 12 масштабирования, реализующего линейное

преобразование последовательностей

Ti Ti.i +T1.I TU, ,, 1,.., N, (3) где TI,I - текущее значение кода на выходе аналого-цифрового преобразователя 5;

5

0

5

0

5

0

5

Т 1,|- значение производной последовательности Ti,i во времени;

Ti,i, - текущее значение показателя тепловой инерции первого термопреобразователя 1, являющееся разновидностью выражения (1).

Результирующая последовательность кодов TI, 1 1,..., N, поступает на регистратор 13.

Блок 7 БПФ и блок 10 ОБПФ, цифровые фильтры 8 и 9, первый 11 и второй 12 блоки масштабирования, а также блок 14 синхронизации, который управляет работой всех элементов устройства, могут быть реализованы на базе микропроцессора К1815ВФЗ по стандартным схемам.

Формула изобретения

Устройство для измерения температурц газа, содержащее два термопреобразователя с различной инерционностью, подключенные к входам первого и второго усилителей соответственно, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, в него введены блок быстрого преобразования Фурье, цифровой дифференцирующий фильтр, блок обратного быстрого преобразования Фурье, цифровой низкочастотный фильтр, блок синхронизации, два блока масштабирования и два аналого-цифровых преобразователя, входы которых подключены к выходам первого и второго усилителей, а выходы - к первому и второму входаМ блока быстрого преобразования Фурье, выходы которого соединены

через цифровой дифференцирующийрования подключен к регистратору, при

фильтр и цифровой низкочастотный фильтр,этом выходы блока синхронизации подклюсоотв.етственно. с выходами блока обратно-чены к управляющим входам блоков масшго быстрого преобразования Фурье, первыйтабирования, быстрого преобразования

выход которого соединен через первый5 Фурье и обратного быстрого преобразоваблок масштабирования с третьим входомния Фурье, цифрового дифференцирующеблока быстрого преобразования Фурье, аго фильтра и цифрового низкочастотного

второй выход через второй блок масштаби-фильтра.

Изобретение относится к области термометрии и позволяет повысить точность и надежность измерений нестационарной температуры. Выходные сигналы термопреобразователей 1,2 с различной инерционностью поступают через усилители 3,4 на входы аналого-цифровых преобразователей 5,6, где преобразуются в цифровой код. Последовательности кодов, соответствующие температуре термопреобразователей, поступают в блок 7 быстрого преобразования Фурье, где производится преобразование последовательностей к частотному представлению. После дифференцирования в цифровом дифференцирующем фильтре 8 и фильтрации в цифровом низкочастотном фильтре 9 последовательность сигналов поступает в блок 10 обратного быстрого преобразования Фурье. После обратного преобразования коды поступают в первый блок 11 масштабирования, где определяется текущее значение показателя инерции термопреобразователя 1. Полученная последовательность кодов подается вместо сигнала второго термопреобразователя. Скорректированное значение температуры определяется во втором блоке 12 масштабирования. Работой всех элементов управляет блок 14 синхронизации. 1 ил.