[发明专利]修正温度测量信号的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及到借助参数(例如，流体温度)的传感器进行测量的一般领域。本发明特别涉及到修正由温度传感器所输送的测量信号。

背景技术

因此，本发明优选(但并非仅限于)应用于航空领域，尤其是诸如涡轮喷气发动机之类的飞机发动机的控制系统领域。

人们知道，为了使喷气发动机的控制适应各种飞行约束状态，必须测量流经涡轮喷气发动机各种气流的温度(以下称之为气流温度)。为此，在气流通道内的各个不同地方，使用了诸如探头或热电偶之类的温度传感器。

温度传感器通常都会遭受针对每个传感器的而且尤其取决于传感器质量或尺寸的热惯性。这种惯性反映在传感器进行测量时刻和其为响应该测量而输送信号时刻二者之间的时间位移中。这称之为测量滞后效应，因为其适应性差而会导致涡轮喷气发动机出现故障，尤其是在燃气流温度快速变化期间。

为了缓解这种问题，出现了修正温度传感器输送的测量信号的技术，可弥补传感器惯性引起的滞后效应。例如，美国US5 080 496专利就介绍了一种这样的技术。

通常，这些技术通过使用滤波器来对传感器的惯性进行数字模拟，所述滤波器的参数通过估算传感器的时间常数来设定。众所周知，测量传感器的时间常数就是其反应时间的特征，即其惯性。

根据一个或多个参数，例如，传感器置放其中的液体的流量，估算温度传感器时间常数的现有技术使用固定曲线图。这些曲线图指示出响应时间模板和预定条件的时间常数的平均值。换句话说，它们实际上并没有考虑一个温度传感器至另一个温度传感器的惯性分布。

根据目前的制造技术，涡轮喷气发动机控制用的温度传感器生产成本不低，而且又需符合惯性分布甚微的响应时间模板。结果，很难获得适合有关各种温度传感器的图形曲线。当安装在涡轮喷气发动机内的传感器的时间常数与这些曲线图给出的数值相差很大时，就会出现各种各样的问题。

一个解决方案就是---例如---在风洞中测试每个温度传感器，以确定其在预定条件下的时间常数，并根据以这种方法确定的时间常数来外推曲线图。然而，这种试验成本特高，是温度传感器价格的大约三分之一。为此，不能应用于每个温度传感器，这就意味着可能无法检测除了具有曲线图的验收模板之外的温度传感器。

此外，这种试验通常以风洞容量限定的流体流量来进行，一般都不能覆盖涡轮喷气发动机应用中的工作流量范围。覆盖所有工作流量范围的外推曲线图将不准确性引入到温度传感器的采集系统中。

另外，如上所述，温度传感器的时间常数取决于置放传感器的流体的流量这样的参数。这就是说，为了估算温度传感器的时间常数，必须首先估算该流体流量。为此，必须在涡轮喷气发动机上使用附加的估算器模块，这使得测量值的修正变得更为复杂。

所以，需要一种简单方法来修正温度传感器输送的测量信号，这种方法可以对传感器所引起的滞后效应进行良好补偿，不论传感器的时间常数如何。

发明内容

本发明针对这种需求提出了一种可修正传感器所输送的温度测量信号的方法，所述方法包括：

·通过使用一种模拟信号来对传感器测量的温度进行数字建模的步骤；

·从模拟信号和对该模拟信号滤波而获得的信号中估算所述传感器的滞后误差信号的步骤，所述滤波器将传感器时间常数的估算值作为参数；以及

·通过估算的滞后误差信号来对传感器所输送的测量信号进行修正的步骤。

根据本发明，传感器的时间常数是根据时间的变化从测量信号和模拟信号中估算的。

为此，本发明可以实时估算有关的温度传感器的时间常数，并可对该传感器所输送的测量信号进行相应修正。因而，应用于测量信号(即，滞后效应补偿)的修正适合于所使用的温度传感器，不论其惯性如何。

因此，本发明的优点是可以使用时间常数分布广泛的温度传感器。放宽对有关给定模板的时间常数的低分布的需要可实现温度传感器制造成本的下降。

此外，可以考虑带有较高时间常数的温度传感器。这样就可以制造更坚固耐用的温度传感器，特别是增加这些传感器灵敏元件周围材料的数量。

此外，在航空领域，避免了在风洞内确定温度传感器的时间常数，从而降低了获得这些控制涡轮喷气发动机的传感器的机型审批的成本。

本发明的再一个优点是不要求使用任何附加估算器模块来对置放传感器的流体流量进行估算。传感器的时间常数以自适应方式从传统评估信号中进行估算，以考虑传感器所进行的温度测量的滞后影响，即，传感器所输送的测量信号和代表传感器所测量温度的模拟信号。