Устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K13/02 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в системах контроля нестационарных температур газовых потоков при испытаниях авиационных газотурбинных двигателей. Известно устройство для измерения температуры нестационарных процессов, содержащее термопреобразователь, усилитель и блок коррекции 1. Однако известное устройство не обладает требуемой точностью из-за погрешности, обус ловленной измерением постоянной времени термопреобразователя. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения температуры преимущественно газового потока газотурбинного двигателя, со держащее последователыго соединенные термопреобразователь и усилитель, выход которого подключен ко входу дифференциатора и к первому входу сумматора, блок коррекции по температуре и давлению газового потока на входе в двигатель 2. Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерения из-за погрещности, обусловленной изменением постоянной времени термопреобразователя и несовершенством определения зтого изменения. Цель изобретения - повышение точности изменения нестационарной температуры при изменении постоянной времени термопреобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены генератор пробных воздействий, блок временных команд, блок памяти, экстраполяции, вычитания, защиты от помех, блок деления и четыре ключа, управляющие входы которых подключены к выходу блока временных команд, вход которого соединен с выходом генератора пробных воздействий, причем выход дифференциатора соединен с первыми входами блока вычитания и блока деления и через последо)ватёлъно соединенные первый ключ и блок памяти подключен ко входам второго и третьего ключей, при зтом выход второго ключа соединен с общей шиной, выход третьего ключа через

3857743

блок экстраполяции связан со вторым входом блока вычитаний, выход которого через четвертый ключ, блок защиты от помех и блок коррекции по температуре и давлению газового потока на входе в двигатель соеди- нен со вторым входом блока деления, вы- . ход которого подключен ко второму входу сумматора, подключенного к выходу устройства.

На чертеже показана блок-схема предлагае- ю мого устройства.

Устройство содержит термопреобразователь 1, усилитель 2, дифференциатор 3, сумматор 4, ключ 5, блок 6 памяти, второй ключ 7, третий ключ 8, блок 9 экстраполяции, блок 15 10 вычитания, четвертый ключ 11, блок 12 защиты от помех, блок 13 коррекции по температуре и давлению газового потока на входе в двигатель, блок 14 деления, блок 15 временных команд и генератор 16 проб- 20 ных воздействий.

Устройство работает следующим образом. Выходной сигнал термопреобразователя 1, представляющий сумму реакций на измеряемую температуру и пробное воздействие, в 25 любой момент времени усиливается усилителем 2 и поступает на дифференциатор 3 и первый вход сумматора 4.

В момент времени t iT-vT +T. 1 - фиксированное значение, командой с блока зо 15 временных команд, работа которого синхронизирована с работой генератора 16 пробных воздействий, закрываются второй ключ 7, третий ключ 8 и четвертый ключ 11 и открывается первый ключ 5. В результате это- 35 го за интервал времени i -ti-(i--) т.е. в моменты отсутствия пробного воздействия, происходит запоминание в блоке 6 памяти сигнала, соответствующего реакции дифференциатора 3 на измеряемую темпера- 40 туру.

В момент времени Ь- (1Ч)Ткомандой блока 15 временных команд закрывается первый ключ 5 и открывается третий ключ 8. Это 45 обеспечивает расчет в блоке 9 зкстрополяции значения сигнала, зкстрополируемого на момент времени i;-(i-n)T--T.i . Вычисленный таким образом сигнал в последующие моменты временн 4+;1Я 1 С1 -) вычитаются в блоке 50 10 вычитания из текущих значений выходного сигнала дифференциатора 3, представляющего сумму реакций на измеряемую температуру и пробное воздействие. В результате этого, в момент времени t С ()Т-1-Т на выходе блока 55 10 вычитания имеется максимальное значение продифференцированной реакции термопреобразователя 1 на положительную часть пробного воздействия.

В этот же момент времени 1+1)1+7 командой с блока 15 открываются второй ключ 7 и четвертый ключ И. Вследствие этого- блок 6 памяти подключается к общей щине и обнуляет свое значение, а сигнал с выхода блока 10 вычитания поступает на вход блока 12 защиты от помех, где он фильтруется от адцитивной помехи. Работа блока 12 основана на анализе разности между текущим и предыдущим идентифицируемыми значениями и введении цгтрафа на знак этой разности. С выхода блока 12 защиты от помех сигнал поступает в блок 13 коррекщ1И, где его значение корректируется по условиям полета и режима работы двигателя в соответствии с формулой

(.),

где Р Т - соответственно относительное

значение давления и температу ры заторможенного потока воздуха на входе в двигатель; f (и ) - функция от частоты вращения

ротора двигателя. .

Скорректированный сигнал подается на второй вход блока 14 деления, где выступает в ка-честве делителя сигнала дифференциатора 3, поступающего на первый вход блока 14 деления, на выходе которого имеется сигнал

атт

Э-Т. d-t

где f - вычисленное значение постоянной

времени термопреобразователя; Т.. - выходной сигнал термопреобразователя.

Полученный, таким образом, сигнал подается на второй вход сумматора 4. На выходе сумматора 4, являющимся втсфым выходом ус1ройства, в момент времени t(()T-vт имеется значение измеряемой нестационарной темгюратуры газового потока двигателя

ч.t dT

Далее в момент времени {; {.i4i)T-njfncoMaHдой с блока 15 вновь закрываются второй ключ 7, третий ключ 8 и четвертый ключ 11 и открывается первый ключ 5, тем самым осуществляется подготовка устройства к новому циклу работы, который начинается с запоминания в блоке 6 памяти сигнала, соответствующего реакции, дифференциатора 3 на измеряемую температуру, за интервал времени

Cul) (t+l)58Устройство эффективно работает и в стациопарном режиме, когда температура газового потока двигателя ,не изменяется или изменяется весьма медленно. В нестационарном режиме предлагаемое устройство позволяет снизить погрешность измерения на 10%. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, преимущественно газового потока газотурбинного двигателя, содержащее последовательно соединенные термопреобразователь и усилитель, выход которого подключен ко входу дифференциатора и к первому входу сумматора, блок коррекции по температуре и давлению газового потока на входе в двигатель, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения нестационарной температуры при изменении постоянной време-. ни термопреобразователя, в него введены генератор пробных воздействий, блок временных команд, блок памяти, блок экстрополяции, блок вычитания, блок защиты от помех, блок деления и ключи, управляющие входы которых подключены к выходу блока временных команд, вход которого соединен с выходом генератора пробных воздействий. 36 подключенным также к выходу устройства, а выход дифференциатора соединен с первыми входами блока вычитания и блока деления и через последовательно соединешп)1е ключ и блок памяти подключен ко входам второго и третьего ключей, при этом выход второго ключа соединен с общей шиной, а выход третьего ключа через блок экстрополяции - со вторым входом блока вычитания, выход которого через соединенные последовательно четвертый ключ, блок защиты от помех и блок коррекции по температуре и давлении газового . потока на входе в двигатель соединен со вторым входом блока деления, выход которого подключен ко второму входу сумматора, подключенного к выходу устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 384027. кл. G 01 К 7/14, 1971. 2.Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов. Под ред. А. А. Шевякова, М., Машиностроение, 1976, с. 244-246 (прототип ).

I