专利名称：按比例偏置信号的噪声限幅器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器，尤其涉及用于提高温度传感器所检测信号精度的噪声补偿装置。
众所周知，航空制造业正在千方百计提高飞行器(特别是军用飞机)的飞行速度和性能。为了达到较高的飞行速度，对飞行器推进系统的要求就提高了，也就是要提高涡轮转子的RPM(每分钟转数)和气流等等。遗憾的是，伴随这些提高，带来了影响飞行器中传感器精度的噪声问题。
迄今，在已知的控制装置中，即在应用数字式电子计算机来保证实现控制功能所必须的精度的控制装置中，通常是靠给信号加一个提前(lead compensation)补偿量来补偿伴随被测参数的时滞响应。
用于测量发动机进气口内气路温度的温度传感器是装在一个保护套内的热电偶，本发明所涉及的传感器也属于这一类。这种热电偶通常为双金属结构，它的输出信号被送往数字计算机，与其它检测到的参量一起控制发动机工作。在迄今为此目的而设计的已知控制装置中，为了对这些热电偶产生的信号进行补偿，即补偿热电偶的热滞后(热时滞)效应，于是把提前补偿量加到计算机软件上。因此，最终被控制装置采用的信号是已滤波的、且加有提前补偿量的信号，从而补偿热电偶所固有的时间响应上的延迟。
然而，如上所述迄今为止所采用的抑制噪声的这种处理方法，不适用于前述那些高级引擎。事实上已经发现，不仅提前补偿的方法无法处理这些高级引擎检测信号中的过度噪声，甚至有进一步放大噪声的趋向，能使检测信号的精度严重损坏到对控制飞机引擎的工作所不能容许的程度。
我们已发现，可以排除上述问题，使控制装置对过度的噪声不至反应过度。为此，一个系统将根据噪声水平作出不同反应当噪声呈现为低于某一预定的低噪声级时，该装置用通常的提前补偿来调整检测到的信号;当噪声超出一个确定的噪声门限时，该装置就偏置这个补偿量，这样比例偏置系数的值被减小到在0至1之间，它与过度噪声范围内明显显示出的噪声尖峰的幅度成正比，用它来削减、限制提前补偿量。
本发明的一个目的是要提供一种装置，用以改进受到有害噪声侵扰的信号的检测精度。
本发明的一个特点是通过把补偿值作为噪声水平的函数来进行修正，为具有提前补偿的温度传感器提供一种当噪声水平高于某一给定门限时仍然适用的信号补偿措施。
本发明的另一个特点是它将计算机处理的温度检测信号的提前补偿作为飞行器飞行条件的一个函数而进行偏置。
图1是根据本发明对温度信号进行偏置补偿的一个示意性框图。
图2是图1中形成偏置信号那部分的一个框图。
在较佳实施方案中，本发明应用于一个完全可靠(fullauthority)的电子数字式燃料控制系统中，例如联合技术公司的哈米尔顿标准部(the Harmilton Standard Division ofUnitedTechnologies Co.)制造的应用于PW2000型引擎的EEC-104型燃料控制系统，或联合技术公司的普拉特·威特尼分部(Pratt andWhitney of United Technologies Co.)为F-100型引擎制造的数字式燃料控制系统，该公司是共有本专利的受让人。
进一步要补充说明的是，上述这些引擎都是双转子轴流涡轮风扇式发动机，其引擎控制装置用于计量引擎燃料以及改变引擎的几何形状，从而使它响应于操纵者对动力的设定，去实现动力的自动安排。当然，如同所属技术领域内的专业人员能够理解的那样，本发明也可用于存在过度噪声问题的其它类型的引擎以及其它方面的应用。
迄今为止一直使用着的提前补偿技术示于图1，并将于后文中说明。标号10表示测量气路温度的一个典型的热电偶的整体，它有一个包着热电偶10的感测元件的外套12。外套12对着气路气流开有一个窗口14，这个外套被适当地安装在引擎进气口壳体16上，壳体及安装于其上的上述部件总的用标号18标注。
热电偶10产生的信号被送往计算机，在那里首先经一个适当的滤波器20滤波从而去除掉低幅度的噪声，接着又经方块22作迟滞调整，然后，由方块24用熟知的方式进行提前补偿，以对热电偶10产生的实际引擎进气口的总温度信号(TT2)在响应时间上固有延迟进行补偿。方块24输出的信号是提前时滞补偿值(TT2 LLD)。
依据本发明，在方块26内产生的TT2信号补偿时间常数逻辑的输出(TCLD)，在乘法器方块28那里与由下面将叙述的方块30所代表的TT2信号补偿偏置逻辑的输出(XT2 TC)相乘。由于在正常工作中，即当噪声水平低于一给定的门限值时，XT2TC的值等于1，所以全部提前补偿量都被用来对热电偶输出的信号进行补偿。每当噪声值超出此噪声门限值时，XT2TC就被压缩为0至1之间的某些值，用以削减提前补偿量。对于高噪声水平偏置值正比于噪声峰值。
如图2所示，传感器检测出的总温度信号(TT2SN)被馈送到一个逻辑网络31，逻辑网络31产生一个表示被测温度实际变化速率的信号(UTT2SN)。这个信号经方块32中的电路处理被转换成一个绝对值，接着输入到最大值选择方块34。最大选择对速率逻辑的绝对值和另一个计算门限速率值(UT2SLM)进行选择。这个计算门限速率值是热电偶在给定的飞行条件下所能测到的TT2信号的最高变化速率。超出这个门限值的TT2信号变化速率被认为是由高噪声水平造成的。UT2SLM门限信号是作为飞机或引擎的运行变量(例如飞行高度或转子速度等等)的一个函数由计算机生成的，并且这个信号成为送入除法器36的分子，在那里与最大值选择方块34所输出的值相除。当UTT2SN的实际变化速率等于或小于UT2SLM的门限速率时，XT2TC的值将成为1(对应于正常噪声水平)。当UTT2SN的值大于UT2SLM值时，这个信号就将成为进入除法器方块的输入信号，在那里被除数UT2SLM就会等于0至1之间的某个值(对应于噪声水平过高的情形)。显然，这个偏置信号对方块24形成的提前补偿信号进行了偏置，就会防止引擎/控制系统对过度的TT2信号噪声产生过分的反应。
尽管在这里用详细的实施例对本发明进行了图示和说明，但所属技术领域内的专业人员能够明白，有可能在形式上和细节上做出种种改变而并未脱离本发明的实质精神以及专利权顶的范围。
权利要求
1.用来对燃气轮发动机进行计算机控制的装置，其中所说燃气涡轮发动机具有一个用来测量所说发动机温度的温度传感器，所说的计算机控制装置能够响应来自所说温度传感器的温度信号；在所说计算机控制装置中的提前补偿装置，用来补偿所说的温度传感器在响应特性的固有的时滞，这种对燃气涡轮发动机进行计算机控制的装置能够对伴随所说的温度传感器探测信号的噪声水平作出响应，产生一个信号用以偏置所说的提前补偿装置当所说的噪声水平高于某一预定值时，所说的提前补偿量就被减小从而给所说的计算机控制装置提供较小的提前补偿量。
2.如权利要求1所述的计算机控制装置，其中，所说的温度传感器是一个热电偶。
3.如权利要求2所述的计算机控制装置，其中，所说的对噪声响应的装置包括一个响应于所说热电偶的变化速率产生装置;响应于所说温度信号的时间常数的函数生成装置，用以产生一个表征所说温度信号变化速率门限值的信号;将所说门限值与所说的温度信号实际变化速率进行比较选择的最大值选择装置，用以选出二者之中的较大值并作为最大值信号输出;将所说的门限值信号被所说的最大值信号去除的除法装置，用以产生一个反映所说的门限值的信号;将所说门限值信号与所说的时间常数相乘的乘法装置，其输出用于偏置所说的提前补偿装置。
4.如权利要求3所述的计算机控制装置，它包括将所说函数生成装置偏置成飞行器和/或发动机运行参量的函数的装置。
5.如权利要求4所述的计算机控制装置，其中，所说的运行参量是飞行高度。
6.如权利要求4所述的计算机控制装置，其中，所说的运行参量是转子速度。
全文摘要
根据在发动机进气口测出的气路温度对燃气涡轮发动机进行控制的电子式引擎控制装置的软件，被改进成包括有防止控制装置对过度噪声过分反应的技术装置，提前时间常数与一个比例偏置系数相乘，并且这个比例偏置系数可以作为飞行器和/或引擎运行条件的函数来修改，当噪声水平超出一个预定的门限时，就削减提前补偿量。
文档编号G01K7/10GK1052958SQ8910929
公开日1991年7月10日 申请日期1989年12月14日 优先权日1988年12月27日
发明者罗纳德·A·福尔克曼, 小阿德拉德·莱维斯克 申请人:联合工艺公司