專利名稱：按比例偏置信號的噪聲限幅器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及傳感器，尤其涉及用于提高溫度傳感器所檢測信號精度的噪聲補償裝置。
眾所周知，航空制造業(yè)正在千方百計提高飛行器(特別是軍用飛機)的飛行速度和性能。為了達到較高的飛行速度，對飛行器推進系統(tǒng)的要求就提高了，也就是要提高渦輪轉子的RPM(每分鐘轉數)和氣流等等。遺憾的是，伴隨這些提高，帶來了影響飛行器中傳感器精度的噪聲問題。
迄今，在已知的控制裝置中，即在應用數字式電子計算機來保證實現控制功能所必須的精度的控制裝置中，通常是靠給信號加一個提前(lead compensation)補償量來補償伴隨被測參數的時滯響應。
用于測量發(fā)動機進氣口內氣路溫度的溫度傳感器是裝在一個保護套內的熱電偶，本發(fā)明所涉及的傳感器也屬于這一類。這種熱電偶通常為雙金屬結構，它的輸出信號被送往數字計算機，與其它檢測到的參量一起控制發(fā)動機工作。在迄今為此目的而設計的已知控制裝置中，為了對這些熱電偶產生的信號進行補償，即補償熱電偶的熱滯后(熱時滯)效應，于是把提前補償量加到計算機軟件上。因此，最終被控制裝置采用的信號是已濾波的、且加有提前補償量的信號，從而補償熱電偶所固有的時間響應上的延遲。
然而，如上所述迄今為止所采用的抑制噪聲的這種處理方法，不適用于前述那些高級引擎。事實上已經發(fā)現，不僅提前補償的方法無法處理這些高級引擎檢測信號中的過度噪聲，甚至有進一步放大噪聲的趨向，能使檢測信號的精度嚴重損壞到對控制飛機引擎的工作所不能容許的程度。
我們已發(fā)現，可以排除上述問題，使控制裝置對過度的噪聲不至反應過度。為此，一個系統(tǒng)將根據噪聲水平作出不同反應當噪聲呈現為低于某一預定的低噪聲級時，該裝置用通常的提前補償來調整檢測到的信號;當噪聲超出一個確定的噪聲門限時，該裝置就偏置這個補償量，這樣比例偏置系數的值被減小到在0至1之間，它與過度噪聲范圍內明顯顯示出的噪聲尖峰的幅度成正比，用它來削減、限制提前補償量。
本發(fā)明的一個目的是要提供一種裝置，用以改進受到有害噪聲侵擾的信號的檢測精度。
本發(fā)明的一個特點是通過把補償值作為噪聲水平的函數來進行修正，為具有提前補償的溫度傳感器提供一種當噪聲水平高于某一給定門限時仍然適用的信號補償措施。
本發(fā)明的另一個特點是它將計算機處理的溫度檢測信號的提前補償作為飛行器飛行條件的一個函數而進行偏置。


圖1是根據本發(fā)明對溫度信號進行偏置補償的一個示意性框圖。
圖2是圖1中形成偏置信號那部分的一個框圖。
在較佳實施方案中，本發(fā)明應用于一個完全可靠(fullauthority)的電子數字式燃料控制系統(tǒng)中，例如聯(lián)合技術公司的哈米爾頓標準部(the Harmilton Standard Division ofUnitedTechnologies Co.)制造的應用于PW2000型引擎的EEC-104型燃料控制系統(tǒng)，或聯(lián)合技術公司的普拉特·威特尼分部(Pratt andWhitney of United Technologies Co.)為F-100型引擎制造的數字式燃料控制系統(tǒng)，該公司是共有本專利的受讓人。
進一步要補充說明的是，上述這些引擎都是雙轉子軸流渦輪風扇式發(fā)動機，其引擎控制裝置用于計量引擎燃料以及改變引擎的幾何形狀，從而使它響應于操縱者對動力的設定，去實現動力的自動安排。當然，如同所屬技術領域內的專業(yè)人員能夠理解的那樣，本發(fā)明也可用于存在過度噪聲問題的其它類型的引擎以及其它方面的應用。
迄今為止一直使用著的提前補償技術示于圖1，并將于后文中說明。標號10表示測量氣路溫度的一個典型的熱電偶的整體，它有一個包著熱電偶10的感測元件的外套12。外套12對著氣路氣流開有一個窗口14，這個外套被適當地安裝在引擎進氣口殼體16上，殼體及安裝于其上的上述部件總的用標號18標注。
熱電偶10產生的信號被送往計算機，在那里首先經一個適當的濾波器20濾波從而去除掉低幅度的噪聲，接著又經方塊22作遲滯調整，然后，由方塊24用熟知的方式進行提前補償，以對熱電偶10產生的實際引擎進氣口的總溫度信號(TT2)在響應時間上固有延遲進行補償。方塊24輸出的信號是提前時滯補償值(TT2 LLD)。
依據本發(fā)明，在方塊26內產生的TT2信號補償時間常數邏輯的輸出(TCLD)，在乘法器方塊28那里與由下面將敘述的方塊30所代表的TT2信號補償偏置邏輯的輸出(XT2 TC)相乘。由于在正常工作中，即當噪聲水平低于一給定的門限值時，XT2TC的值等于1，所以全部提前補償量都被用來對熱電偶輸出的信號進行補償。每當噪聲值超出此噪聲門限值時，XT2TC就被壓縮為0至1之間的某些值，用以削減提前補償量。對于高噪聲水平偏置值正比于噪聲峰值。
如圖2所示，傳感器檢測出的總溫度信號(TT2SN)被饋送到一個邏輯網絡31，邏輯網絡31產生一個表示被測溫度實際變化速率的信號(UTT2SN)。這個信號經方塊32中的電路處理被轉換成一個絕對值，接著輸入到最大值選擇方塊34。最大選擇對速率邏輯的絕對值和另一個計算門限速率值(UT2SLM)進行選擇。這個計算門限速率值是熱電偶在給定的飛行條件下所能測到的TT2信號的最高變化速率。超出這個門限值的TT2信號變化速率被認為是由高噪聲水平造成的。UT2SLM門限信號是作為飛機或引擎的運行變量(例如飛行高度或轉子速度等等)的一個函數由計算機生成的，并且這個信號成為送入除法器36的分子，在那里與最大值選擇方塊34所輸出的值相除。當UTT2SN的實際變化速率等于或小于UT2SLM的門限速率時，XT2TC的值將成為1(對應于正常噪聲水平)。當UTT2SN的值大于UT2SLM值時，這個信號就將成為進入除法器方塊的輸入信號，在那里被除數UT2SLM就會等于0至1之間的某個值(對應于噪聲水平過高的情形)。顯然，這個偏置信號對方塊24形成的提前補償信號進行了偏置，就會防止引擎/控制系統(tǒng)對過度的TT2信號噪聲產生過分的反應。
盡管在這里用詳細的實施例對本發(fā)明進行了圖示和說明，但所屬技術領域內的專業(yè)人員能夠明白，有可能在形式上和細節(jié)上做出種種改變而并未脫離本發(fā)明的實質精神以及專利權頂的范圍。
權利要求
1.用來對燃氣輪發(fā)動機進行計算機控制的裝置，其中所說燃氣渦輪發(fā)動機具有一個用來測量所說發(fā)動機溫度的溫度傳感器，所說的計算機控制裝置能夠響應來自所說溫度傳感器的溫度信號；在所說計算機控制裝置中的提前補償裝置，用來補償所說的溫度傳感器在響應特性的固有的時滯，這種對燃氣渦輪發(fā)動機進行計算機控制的裝置能夠對伴隨所說的溫度傳感器探測信號的噪聲水平作出響應，產生一個信號用以偏置所說的提前補償裝置當所說的噪聲水平高于某一預定值時，所說的提前補償量就被減小從而給所說的計算機控制裝置提供較小的提前補償量。
2.如權利要求1所述的計算機控制裝置，其中，所說的溫度傳感器是一個熱電偶。
3.如權利要求2所述的計算機控制裝置，其中，所說的對噪聲響應的裝置包括一個響應于所說熱電偶的變化速率產生裝置;響應于所說溫度信號的時間常數的函數生成裝置，用以產生一個表征所說溫度信號變化速率門限值的信號;將所說門限值與所說的溫度信號實際變化速率進行比較選擇的最大值選擇裝置，用以選出二者之中的較大值并作為最大值信號輸出;將所說的門限值信號被所說的最大值信號去除的除法裝置，用以產生一個反映所說的門限值的信號;將所說門限值信號與所說的時間常數相乘的乘法裝置，其輸出用于偏置所說的提前補償裝置。
4.如權利要求3所述的計算機控制裝置，它包括將所說函數生成裝置偏置成飛行器和/或發(fā)動機運行參量的函數的裝置。
5.如權利要求4所述的計算機控制裝置，其中，所說的運行參量是飛行高度。
6.如權利要求4所述的計算機控制裝置，其中，所說的運行參量是轉子速度。
全文摘要
根據在發(fā)動機進氣口測出的氣路溫度對燃氣渦輪發(fā)動機進行控制的電子式引擎控制裝置的軟件，被改進成包括有防止控制裝置對過度噪聲過分反應的技術裝置，提前時間常數與一個比例偏置系數相乘，并且這個比例偏置系數可以作為飛行器和/或引擎運行條件的函數來修改，當噪聲水平超出一個預定的門限時，就削減提前補償量。
文檔編號G01K7/10GK1052958SQ8910929
公開日1991年7月10日 申請日期1989年12月14日 優(yōu)先權日1988年12月27日
發(fā)明者羅納德·A·福爾克曼, 小阿德拉德·萊維斯克 申請人:聯(lián)合工藝公司