Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 11 1 К 7/1 ГО САНИЕ И ЕНИЯ ЬСТВ есть 38Семераакухо юЛенина авиа- Серго Орджон(088.8)автоматичес1 ми установк управетательи А А. Шевяк6,од ре оение ельство К 13/02 о клюи к перв 1 ХОД КО входом втовход которогтого ключа,ожения соерез деся генерато х ия,вертогобщей при этоми седьмошиной усвременных о т твенн чей. 2. чаюройство по п.1 е с я тем, ч манд содержит отлиблок врегистр сдвименных к ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Уфимский орденационный институт им.кидзе(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТЕМПЕРАТУРЫ, преимущественно газового потока газотурбинного двигателя,содержащее термопреобразователь, выход которого подключен к входу усилителя, дифференциатор, генераторпробного воздействия, четыре ключаблок временных команд, блок экстраполяции, вход которого соединен свыходом первого ключа, а выходсоединен с первым входом блока вычитания, выход которого соединен свходом второго ключа, блок коррекции, первый сумматор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температурыпри изменении постоянной временитермопреобразователя в условиях воздействия на устройство случайных помех, в него введены фильтр, схемазапоминания с инвертированием, второйсумматор, блок деления, блок умножения, генератор импульсов, шключей и интегратор, вход которогосоединен с выходом второго ключа, авыход подключен к входу третьего клча и первому входу блока деления,выход которого соединен с входамичетвертого и пятого ключей, а второйвход соединен с выходом первого сумматора, входы которого соответственнсоединены с выходом шестого ключаи входом седьмого ключа, соединенного с выходом схемы запоминания с инвертированием, вход которой черезвосьмой ключ соединен с входомшестого ключа и выходом блока вычитания, вход которого соедине ходом усилителя, входом перв ча и через девятый ключ, фил дифференциатор подключен входу блока умножения, вь рого со.динен с первым рого сумматора, второй подключен к выходу девя а второй вход блока умн динен с выходом блока коррекции, вход которого соединен с выходом пятого ключа и входом генератора импульсов, выход которого соединен свходом блока временных команд и че ыи ключ подключен ка пробного воэдействыходы третьего, чео ключей соединеныройства, а выходы блкоманд соединены с управляющими входами клюга, элемент И с инверсным входом ипять элементов И, первые входы которых соединены с входом блока временных команд и входами тактированияпоследовательного и параллельногокодов регистра сдвига, вход последовательного кода которого соединенс общей шиной устройства, а вход выбора режима работы соединен с выходом элемента И с инверсным входом,первый вход которого соединен с вхо 85119дом запуска устройства, а второйинверсный вход соединен с выходомпервого разряда регистра сдвига,выходы восьмого, седьмого, шестого,пятого и четвертого разрядов которого соединены соответственно с вторыми входами элементов И, при этомвыходы блока временных команд соединены соответственно с выходамиэлементов И и выходами восьмого, седьмого ншестого разрядов регистра сдвига .Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано в системах контроля нестационарных температур газовых потоков при испытании авиационных 5газотурбинных двигателей (ГТД).Целью изобретения является повышение точности измерения температуры при изменении постоянной времени термопреобразователя в условяях воздействия случайных помех наустройство.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3, - функциональнаясхема блока временных команд.Устройство (фиг.1) содержит термопреобраэователь 1, усилитель 2,фильтр 3, в качестве которого может 20быть использован фильтр первого порядка на основе операционного усилителя, дифференциатор 4, первый ключ5блок экстраполяции 6, блоквычитания 7, второй 8, третий 9 ичетвертый 10 ключи, интегратор 11,схему 12 запоминания с инвертированием, пятый 13 и шестой 14 ключи, первый сумматор 15, блок 16деления, седьмой 17, восьмой 18 ЗОключи, блок 19 коррекции по температуре и давлению газового потокана входе в двигатель, блок 20 умножения, второй сумматор 2 1, генератор 22 импульсов, генератор 23 проб- З 5ного воздействия (ГПВ), блок 24временных команд (БВК), девятый 25и десятый 26 ключи.Блок временных команд 24 содержит восьмиразрядный регистр сдвига 27, элемент И 28 с инверсным входом и пять элементов И 29-33.Усилитель, блок вычитания, интегратор, сумматоры, блок деления, блок умножения, генератор импульсов и генератор пробного воздействия выполнены по обычным схемам . Схемазапоминания с инвертированием может быть выполнена в виде конденсатора, подключенного через повторитель напряжения с большим входным сопротивлением, к входу инвертирующего усилителя.Блок коррекции может быть выполнен в виде функционального преобразователя с требуемой характеристикой преобразования на основе операционных усилителей,Блок экстраполяции, например, первого порядка должен иметь передаточную функцию вида У(р) = 2 - 3 "Рлгде с - величина запаздывания. Он может быть реализован по известньк схемам на основе операционных усилителей с резистивно-емкостными связямиКлючи, входящие в состав устройства, могут быть реализованы на основе герконов, управляемых уровнем логической "1" или логического "0".Устройство работает следующим образом.Выходной сигнал термопреобразователя 1 в любой момент времени усиливается усилителем 2 и поступает на входы ключей 25 и 5 и на второй вход блока 7 вычитания. В момент времени(фиг.2) генератор 22 импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы, поступающие одновре35 менно на вход блока 24 временныхкоманд, предназначенного для осуществления синхронизации работы воегоустройства, и на вход ключа 26, управление которым осуществляется 5.блоком 24 временных команд. Периодследования импульсов генератора 22импульсов определяется значениемсигнала с выхода ключа 13, т.е.величиной постоянной времени термопреобраэователя 1. Это необходимодля того, чтобы длительность циклаизмерения нестационарной температуры автоматически изменялась в зависимости от величины постояннойвремени термопреобразователя и соответствовала оптимальным образом переходному процессу в термопреобразователе 1 в ходе измерений. Удобнопринять период генератора 22 импульсов кратным значению .постояннойвремени термопреобразователя, например, Т, = 7, /2, где Тщ - периодследования импульсов генератора 22импульсов, ь - значение постояннойвремени термопреобраэователя 1,определенное в предыдущем циклеизмерений,В момент временипри поступлении импульса с седьмого выхода блока 30временных команд на управляющийвход ключа 5 он открывается, ипроисходит запоминание в блоке 6экстраполяции значения реакции термопреобразователя 1 на измеряемуютемпературу.В момент времени й (фиг.2)ключ 5 закрывается, а с пятого выхода, блока временных команд на управляющий вход ключа 26 поступает 40импульс, которым открывается этотключ, и импульсом генератора импульсов 22 запускается генератор23 пробного воздействия, вырабатываяпробное воздействие, т.е. в момент 45временина вход термопреобраэователя 1 подается воздействие, представляющее собой сумму сигнала измеряемой температуры и пробного воздействия. С выхода усилителя 2 50реакция на суммарное воздействиепоступает на второй вход блока 7 вычитания (ключи 5 и 25 закрыты). Вблоке 7 вычитания осуществляетсявычитание сигнала с блока экстраполяции, представляющего собой экстраполированное значение реакции термо.преобразователя на измеряемую температуру, из текущих значений выход. ного сигнала усилителя 2, представляющего собой реакцию термопреобраэователя 1 на суммарное воздействие сигнала измеряемой температуры и пробного сигналаВ результате на выходе блока 7 вычитания имеется сиг. нал, представляющий собой реакцию термопреобразователя на пробное воздействие, т.е, значение импульсной переходной функции (ИПФ) термопреобразователя. Далее импульсом с третьего выхода БВК 24 в момент времени й, открывается ключ 18 и происходит запоминание значения ИПФ в момент й, и в схеме 12 запоминания с инвертированием. В этот же момент времени Т импульсом с четвертого выхода БВК 24 открывается ключ 8 и производится интегрирование импульсной переходной функции за интервал вРемени й -3(р) 12),В момент й импульсом с второго выхода БВК 24 открывается ключ 14 и осуществляется алгебраическое суммирование значений ИПФ в начале и конце интервала, т.е, в моменты времени 1, и с в первом сумматоре 15. Полученный результат поступает на вход блока 16 деления, на другой- вход которого поступает результат интегрирования ИПФ за интервал времени 1, -С, . Таким образом, в блоке 16 деления осуществляется деление результата интегрирования на результат алгебраического сложения, т,е.Гфц Ф Фе"-е"1 а ъ .ггде И(й) - значение ИПФ в моментвремени с;ь - значение постоянной времени термопреобразователя.Результатом деления является значение постоянной времени термопреобразователя, которое в момент времени й через ключ 13, управление которым осуществляется импульсом с первого выхода БВК 24, выводится на входы блока коррекции по температуре и давлению газового потока.на вхо. де в двигатель 19 и генератора 22 импульсов, Период генератора 22 импульсов определяется значением постоянной времени термопреобразова 1185119теля, благодаря чему длительность цикла измерения температуры изменяется в зависимости от величины постоянной времени, оптимальным об" разом соответствуя переходному процессу термопреобразователя. С момента времени 14 период генератора 22 импульсов определяется новым, вычисленным в данном цикле измерения значением постоянной времени, т.е. интервалы времениуф у г 8 и тд равны ( у 2В блоке 19 коррекции значение постоянной временикорректируется по условиям полета и режима работы двигателя в соответствии с формулой где Р, Т - соответственно относительное значение давления и температуры заторможенного потокавоздуха на входе вдвигатель,Г(п) - функция от частоты вращения ротора двигателя.Скорректированное значение постоянной времениподается на второй вход блока 20 умножения.К моменту времени С,1 реакция термопреобразователя на пробное воздействие практически полностью затухает, так как интервал времени между подачей пробного воздействия и затуханием переходного процесса, вызванного им, т.е. 1 -1, удовлетворяет условию й -с3 (8 1(3)В момент йв импульсом с восьмого выхода БВК 24 открывается ключ 25 и сигналы с выхода усилителя 2 поступают через фильтр 3 на вход дифФеренциатора 4 и второй вход второго сумматора 21. Фильтр 3 служит для подавления помех, присутствующих во входном сигнале дифференциатора 4. Применение фильтра именно в канале дифференцирования позволяет значительно снизить влияние высокочастотных помех, усиливаемых дифференциатором, на результат измерения температуры. Параметры Фильтра выбираются исходя из требования обеспечения эффективной фильтрации 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 полезного сигнала на фоне случайных помех, действующих на входе дифференциатора, с одной стороны, и обеспечения необходимой полосы пропускания полезного сигнала, с другойВ блоке 20 умножения осуществляется умножение сигнала дифференциатора 4 и вычисленного значениял фпостоянной времени о термопреобразователя. В результате на выходе блока умножения 20 имеемл% (ПЙ 1(4) где У - выходной сигнал блока умножения; Т- выходной сигнал термо. преобразователя в момент отсутствия пробного воздействия на его входе, т.е. в момент . Полученный таким образом сигнал У подается на первый вход второго сумматора 21, где суммируется с сигналом измеряемой температуры Т. В результате в момент времени Т на выходе сумма. тора 21, являющемся выходом устройства, имеется значение измеряемой нестационарной температуры газового потока двигателя с учетом изменения 1значения постоянной времени термопреобраэователяТ" =Т + ь -(5)т с 1 с В момент времениимпесо с шестого выхода БВК 24 открываются ключи 9, 10 и 17 и производится "очистка устройства, т.е. подготовка схемы к новому циклу измерения, который начинается с расчета в момент временив блоке 6 экстраполяции экстраполированного значения сигнала измеряемой температуры.11 инимальное число периодов гене - ратора 22 импульсов за цикл измерения температуры, необходимое для выполнения условия (3), равно 8, где первые четыре периода генератора 22 импульсов определяются значением постоянной времени оопределенным в прецыдущем цикле измерений (интервалы-т,-с,г,-, г. -е )г э а четыре последующих периода -л значением постоянной времениопределенным в данном цикле измеренийинтервалы56 6 у 1 -"8), т.е. длительность первых четырех интервалов равна/2, апоследующих интервалов/2. Таким образом, длительность цикла измерения температуры равна 1 М(ф+ф)Блок временных команд 24 работает следующим образом.При включении устройства на первый вход элемента И 28 подается пусковой нулевой импульс, и на входе Ч, выборки рекима работы устанавливается значение логического "О", в результате чего осуществляется запись параллельного кода в регистр 27 с его входов Р 108, :причем в старшем разряде этого параллельного кода присутствует логическая "1", а в остальных разрядах - "О". С окончанием действия пускового импульса (Ч, ="1") на выходе регистра 27 в старшем вось мом его разряде записывается логическая "1", а в остальные разрядылогический "О", Затем импульсамигенератора 22 импульсов, поступаю-.щими на входы С 1 и С, регистрасдвига, осуществляется его сдвиг Счастотой, соответствующей частоте 10 генератора 22 импульсов. При переходе "1" в первый (младший) разрядрегистра, что соответствует моментуокончания одного цикла измерениятемпературы - моменту времени й, 1 вновь устанавливается Ч, = О и снова происходит запись параллельногокода с входов Р 1Р 8 регистра,а затем осуществляется сдвиг регистра, т.е. начинается новый циклизмерения температуры.1185119 д 0 еад еенеротараинаунэсаРгг Зыяа ГГПУ Юй дыха бРМф М/7 ун ЛЫ иао еенеаа имоу мха же. истаа 3 аП ИИПИ Заказ б 352/34 Тираж 896 Подписно Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектйа 7.и Аиа/ бА М Е и Агаев/ ббМ