Самонастраивающееся устройство для измерения быстроизменяющихся температур

.АСС1, Д с ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОАСВОВУ СВВВВТВОЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧЙРЫТИЙ(56) 1. Шукшунов В.Е. Корректирующие звенья в устройствах измерения не 1 стационарных температур. М Энергия", 1970, с. 97, рис. 62.2. Кудрявцев А.В., Петунин В.И Шаймарданов Ф,А. О повышении динамической точности определения температуры газов за турбиной газотурбинного двигателя- Тезисы докл. Всесоюзной научи. конференции "Методы и средства машинной диагностики гаэотурбин 11 ных двигателей и их элементов., т.2, Харьков, ХАИ, 1980, с. 50 (прототип).(54) (57) САМОНАСТРАИВАЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БЫСТОИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ТЕМПЕРАТУР, содержащее термопреобраэователь, 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, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него 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 умно-кения, второй вход которого соединен 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 термопреобраэователя, а выход к второму входу первого сумматора.1 11229Изобретение относится к измерениюбыстроменяющихся температур и можетбыть использовано, в частности приизмерении температуры газов газотурбинного двигателя (ГТД).5Известно самонастраивающееся устройство для измерения температуры,содержащее основной и вспомогательныетермопреобразователи, подключенныесоответственно к осйовному и вспомагательному корректирующим звеньям,блок сравнения, входы которого соедн"иены с выходом основного термопреобразователя и выходом вспомогательного корректирующего звена, а выходподключен к исполнительному органу,выходы которого подключены к управляющим входам корректирующих звеньев 1 .Недостатками этого устройства являются низкая динамическая точностьи плохая помехозащищенность от помех, .действующих в канале связи.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является самонастраивающееся устройство для измерения быстроменяющихся температур,содержащее термопреобраэователь, первый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом первого диф ференциатора, а вылод подключен кпервому входу первого сумматора,второй вход которого соединен с входом первого дифференциатора, блоксравнения, входы которого соответственно соединены с выходами первого35сумматора и блока косвенного определе.ния температуры, В этом устройствесамонастройка осуществляется по сигна"лу с выхода устройства и сигналу отблока косвенного опрецеления температуры 2 .Однако известное устройство необладает высокой точностью из-за непостоянства переходных процессов под 45стройки постоянной времени корректирующего звена при различных начальных условиях. Кроме того, устройствообладает низкой помехозащищенностью,что также снижает точность измерения50температуры. первый вход которого соединен с вьг одом 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, введены второй сумматор, фильтр, второй блок умножения, интегрирующий усилитель и второй дифференциатор, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход поцключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен,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, вто рой вход которого подключен к выходу термопреобраэователя, а выход - к второму входу первого сумматора.На чертеже приведена блок-схема устройства.Устройство содержит термопреобраэователь 1, первый дифференциатор 2, первый блок 3 умножения, первый сумматор 4, блок 5 сравнения, интегрирующий усилитель б,блок 7 косвенного оп ределения 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 исгольэования практически беэинерционных датчиков частот вращения роторов и их ускорений. В качестве него также может быть использовав термопреобразователь с высоким быстродействием и низкой статической точностью, например струйный датчик температуры. Принцип работы устройства заключается в следующем.Передаточная функция термопреобраэователя может быть представлена в видеЦелью изобретения является повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в самонастраивающееся устройство 55 для измерения быстроиэменяющихся температур, содержащее термопреобразова гель, первый блок умножения,ФЯ р) е иТ ТР+ где Т - постоянная времени термопреобразователя,Передаточная Функция корректирующего звена, образованного сумматором(2) Х =Х+Цгде Г -3 1122 4, дифференциатором 2 и блоком 3 умножения, имеет вид 5где Тпостоянная времени корректирующего звена.В процессе работы устройства величина Т должна изменяться таким образом, чтобы компенсировать изменение 10постоянной времени термопреобразователя.Как показывают расчеты, законизменения Т может быть описан выраКжением 15Т=ХЕ а (3)огде Ъ - постоянное число, большееединицы;Х - производная по времени сигТнала Х на выходе термопретобразователя;Я - производная величины Е == Х -Х , где Х - значениеТ йф 25сигнала вырабатываемого блоком косвенного определениятемпературы.В выражении для ТК отсутствует членс Е , что исключает влияние статической точности блока косвенного определения температуры на точностькоррекции постоянной времени термопреобразователя и повышает динамическую точность измерения,Помехозащищенность измерения от35помех, действующих в канале связи стермопреобразователем, достигаетсяза счет введения второго сумматора9 и фильтра 8 с соответствующими свя 40зями.Как показывают простые расчеты,в случае окончания процесса подстройки постоянной времени сигнал на выходе устройства Х 4 (пропорциональныйизмеряемой температуре) будет связанс входным сигналом Х (пропорциональным истинной температуре) выражением Т: Р+1(4)1+РИ(Т. Р+1) 7 50сигнал помехи, действующейна линии связи;передаточная Функция фильтра. 904 4Иэ выражения (4) видно, что сигнал истинной температуры проходит на выход устройства без изменения, а сигнал помехи Фильтруется. В общем случае фильтр должен иметь передаточную Функцию фидао 1еао Р +а 1 Р ++15Ьо Р+ЬР +.. +1 где К, а;, Ь;(1 = 0,1,п - посто"янные коэффициенты,В частном случае фильтр имеет передаточную функцию вида И =10(Р+1)/(0,1 Р+1) и может быть реализован на обычном операционном усилителе.Устройство работает следующимобразомБлок сравнения по сигналам с выхода блока 7 косвенного определениятемпературы Хд и выхода сумматора 4,который является одновременно и выходом устройства,формирует сигналрассогласования Я = Х -Хц, Последифференцирования во втором дифференциаторе 10 сигнал Я умножается вблоке 11 на сигнал Х , поступающийс выхода дифференциатора 2, и далеепоступает на вход интегрирующегоусилителя 6 с коэффициентом усиленияС выхода усилителя б сигнал Т 1,пропорциональный величине (3), подается на вход блока 3 умножения, приэтом постоянная времени корректирующего звена устанавливается равнойпостоянной времени термопреобразователя. Выходной сигнал Х формируетсясумматором 4 по сигналам с выходапервого блока 3 умножения и с выходавторого сумматора 9. По сравнению с известным, преимущество описываемого устройства заключается в том, что повышается 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 вы-: бирать режим работы ГТД./5 меевг. Уигор лиал ППП "Патент Проектная 33 Тирак 822 ВНИИПИ Государствеиног по делам изобретений 113035, Иосква, Ж, Подписнокомитета СССРи открмгийаувская наб д