Устройство для измерения температуры

ИЗМЕРЕНИЯ последова- реобразовакоторого соеумматора,вто(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕИПЕРАТУРйр содержащее тельно включенные термо тель и усилитель, выход дииен с первым входом с СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ втассвавт свавтвъств(71) Уфимский оонный институт(прототип) . рой вход которого подключен к выходу блока умножения, первый дифференв: цирующий усилитель, выход которого соединен с первыми входами блоков умножения и деления и через второй дифференцирующий усилитель подключен к второму входу блока деления, выход которого соединен с вторым вхо-. дом блока умножения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него введены пороговая схема и перестраиваемый фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом усилителя, выход подключен к входу первого днфференцирующего усиР лителя, а управляющий вход подклю- э чен к выходу пороговой схемы, вход которой соединен с выходом первого дифференцирующего усилителя.Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения температур,например, в системах контроля ирегулирования температуры газовогопфтока газотурбинного двигателя (ГТД), 5Известно устройство для иэмере"ния температуры, содержащее термопреобразователь с предварительнымусилителем, выход которого соединенс первым входом сумматора, входом 10избирательного усилителя и черездифференциатор с входом делителя,выход которого подключен к второму входу сумматора, выпрямитель, вход которого соединен с выходом избиратель ного усилителя, а выход подключен куправляющему входу делителя 11 .Недостатком устройства являетсянизкая точность измерения, обусловленная его низкой помехоустойчивостьюпри наличии помех в широком диапазоне частот, что характерно для температуры газового потока гаэотурбчнного двигателя,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для измерения температуры,содержащее последовательно включенные термопреобразователь и усилитель, выход которого соединен спервым входом сумматора, второй входкоторого подключен к выходу блокаумноения, первый дифференцирующийусилитель, выход которого соединен спервымивходами блоков умножения иделения и через второй дифференцирующий усилитель подключен к второму входу блока деления, выходкоторого соединен с вторым входомблока умножения, при этом выход усилителя соединен с входом первого40дифференцирующего усилителя (2 .Недостатком известного устройстватакже является низкая точность измерения температуры, обусловленная егонизкой помехоустойчивостью, что вданном случае усугубляется наличиемдвух дифференцирующих усилителей,усиливающих влияние помех, расположенных за пределами спектра полезного сигнала,50Цель изобретения - повышениеточности измерения температуры приналичии помех.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерениятемпературы, содержащее последовательно включеннье термопреобразо.ватель и усилитель, выход которогосоединен с первьм входом сумматора,второй вход которого подключен квыходу блока умножения, первый дифференцирующий усилитель, выход которого соединен с первыми входамиблоков умножения и деления и черезвторой дифференцирующий усилитель.11 адключен к второму входу блока деления, выход которого соединен с вторым входом блока умножения,введены пороговая схема и перестраиваемый Фильтр нижних частот, вход которого соединен с выходом усилителя, выход подключен к входу первого дифференцирующего усилителя, а управляющий вход подключен к выходу пороговой схемы , вход которой соединен с выходом первого дифференцирующего усилителя.На фиг.1 приведена Функиональная схема устройства," на Фиг.2 - пример реализации Фильтра нижних частот.Устройство сбдержит термспреобразователь 1, усилитель 2,перестраиваемый фильтр 3 нижних частот, пороговую схему 4, первый дифференцирующий усилитель 5, второй дифференцирующий усилитель б, блок 7 деления, блок 8 умножения и сумматор 9, выход которого является выходом устройства.При работе газотурбинного двигателя возможны два режима изменения температуры его газового потока: режим сравнительно медленного изменения температуры (например, установившийся режим), когда скорость изменения температуры газового потодТгка3и переходнбй режим, для которого характерно быстрое изменение температуры газового потока (например, врежиме разгона или дросселированияГТЯ, когда Наличие двух режимов изменения температуры именно и обуславливает применение в устройстве перестраиваемого фильтра нижних частот. Подавление помех тем эффективнее, чем выше порядок используеМого фильт ра, т.е, чем выше порядок многочлена в выражении для передаточной функции К(Р)фильтра, которая может быть представлена в виде Н К(Р 1 ф д11 7 р" +Ъ,+ , Ф Ьо) 4 Ь о(3) где И - номинальный коэффициент передачи фильтра в полосе пропускания;порядок Фильтра;комплексная переменная;коэфФициенты многочлена.Однако фильтр высокого порядка вносит большое запаздывание (динамическую ошибку) при быстроменяюШихся процессах, что, в частности, отрицательно сказывается на качестве процессов регулирования температуры газового потока в системах автоматического регулирования ГТД. Поэтому в режиме быстрого изменения температуры требуется использовать фильтр низкого порядка, вносящий наименьшее запаздывание в сигнал термопреобразователя. В режиме сравнительно медленного изменения темпе О ратуры, когда динамическая ошибка, обусловленная запаздыванием, вносимым Фильтром, мала по сравнению с ошибкой, обусловленной влиянием помех, используется фильтр высокого 15 порядкаДля эффективного подавления помех перестраиваемый фильтр нижних частот должен отвечать следующим требованиям. При быстром изменении 20 температуры, его порядок должен быть минимальным, например, он должен быть первого или второго порядка. Это ограничение вызвано тем, что он не должен вносить большие фазовые и амплитудные искажения в полезный сигнал, так как это отрицательно сказывается на качестве процессов регулирования температуры.Примедленном изменении температуры, когда динамическая ошибка. обусловленная фазовыми и амплитуд-,. ными искажениями, вносимыми Фильтром , мала по сравнению с ошибкой, обусловленной влиянием помех, необходимо испольэовать фильтр нижних З 5 частот третьего-четвертого порядка, что повышает эффективность подавления помех. Дальнейшее повышение порядка фильтра приведет х существенным искажениям полезного сигнала. 4 ОНа фиг.2 дан поимер .реализации перестраиэаелого Фильтра нижних частот. Он состоит из перэого Фильтра 10 нижних частот, второго Фильтра 11 нижних частот и дэухпозиционного 45 переключателя 12, причем вход первого фильтра нижних частот соединен с входом перестраиэаемого Фильтра нижних частот, а выхода - с первым входом двухпозиционного переключателя 12 и входом второго фильтра 11 нижних частот, выход которого соединен с вторым входом двухпозици-. онного переключателя 12, третий вход которого соединен с управляющим входом перестраиэаелого Фильтра нижних частот, а выход - с выходом перестраиваемого фильтра нижних частот. 25 Фильтры 10 и 11 нижних частот 60 могут быть выполнены на основе операционных усилителей по стандартным схемам. Фильтр 10 должен быть первого порядка, а фильтр 11 должен быть первого лли эторого порядка. 65 Устройство работает следуюшимобразом.При скачкообразном изменении температуры контролируемого объекта на выходе термопреобразователя 1, являющегося инерционным звеном первого порядка, по истечении временипоявляется сигнал",офв(.Е "1,где Е - выходной сигнал термопреобразователя;начальное значение температуры;коэффициент передачи термопреобразователя;- скачок температуры;лпостоянная времени термопреобразователя.Напряжение с выхода усилителя 2 поступает на первый вход сумматора и через перестраиваемый фильтр 3 нижних частот - на вход дифференцирующего усилителя 5. Выходной сигнал дифференцирующего усилителя 5 в блоке 7 деления делится на выходной сигнал дифференцирующего усилителя б, в результате чего на входе блока 7 формируется сигнал, пропорциональный постоянной времени термопреобразователя.В блоке 8 умножения сигналы с выхода блока 7 деления и дифференцирующего усилителя 5 перемножаются,: а результирующий сигнал поступает на второй вход сумлатора 9 с противоположным знаком. При зтам на выходе сумматора формируется сигнал, в котором отсутствует динамическая ошибка, обусловленная инерционностью термопреобразователя, т.е. выходной сигнал устройства пропорционален величинеь 1Величина порога срабатывания 0 пороговой схемы 4 выбирается такой, чтобы при медленном изменении температуры величина сигнала на выходе дифференцирующего усилителя 5 была, меньше значения 0 О, а при быстром больше ОеПри быстром изменении температуры работает первый Фильтр 10 нижних частот. При сравнительна медленном ее изменении работают одновременно последовательно соединенные первый и второй Фильтры 10 и 11 нижних частот, образуя Фильтр более высокого порядка, чем каждый из Фильтров 10 и 11. Подключение выхода одного из фильтров нижних частот 10 и 11 к выходу перестраиваемого фильтра 3 осуществляется двухпозиционным переключателем 12 по сигналу с пороговой схемы 4.Наличие в устройстве новых элементов: (перестраиваемого Фильтра ниж1136033 Составитель В.Куликоведактор Е.ЛУШникова Техред Т;.Маточка Корректор О.Тигор Зак филиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная, 4 них частот с пороговой схемой) позволяет значительно снизить влияние помех на результат измерения, т,е. повысить точность измерения темпе- щ 275/30 Тираж 898 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Р ратуры газового потока, а следовательно улучшить процесс управления расходом топлива в газотурбинном двигателе, что ведет к зкономии топлива. Подписноеомитета СССРоткрытийушская наб д.4/