[发明专利]温度传感器的动态响应的温度修正方法及装置

说明书

本发明提供了一种用于温度传感器的动态响应的温度修正方法，该温度传感器的一部分伸入流场中以获得该流场的测量温度T，该补偿方法包括基于该流场的质量流量计算该温度传感器与该流场的接触部分的时间常数τ_c；基于该温度传感器与该流场的接触部分的时间常数τ_c计算该温度传感器的整体时间常数τ；以及基于该测量温度T及其变化率、和该整体时间常数计算流场温度T_A。

技术领域

本发明涉及航空发动机温度传感器的动态测量，尤其涉及对温度传感器的动态响应进行温度修正的方法及装置。

背景技术

温度测量在现代科学研究和工程实践方面极其普遍而且重要，在各种环境下能够保证精准的测量是温度传感器发展的方向。目前温度传感器应用中通常在测温元件外面增加保护管，避免测温元件直接接触测温环境。这种方式会导致传感器测量反应时间过慢，实时测量精度难以得到保证。测温传感器测得温度与实际温度存在的差别即为动态响应误差。

为消除动态响应误差，需要有高性能的传感器进行测量，但由于技术和材料等限制因素，传感器动态性能继续提高有很大难度，但通过对测温传感器进行动态校准可进一步提高测量精度。目前主流做法有以下几种。一种方法是通过已知测试系统模态的动态激励信号发生器研究温度传感器的时间响应特性，该方法可获得传感器较为准确的时间响应特性，但由于信号发生器产生温度变化范围较小，导致校准范围过窄。一种方法是采用软件补偿和滤波的方法对动态响应进行补偿，但主要适用于恒温系统。还有一些方法使用神经网络进行传感器补偿，但神经网络计算量大，对样本数据质量、数量的依赖程度高。

因此，本领域需要一种改善的温度测量方案。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

根据本发明的一方面，提供了一种用于温度传感器的动态响应的温度修正方法，该温度传感器的一部分伸入流场中以获得该流场的测量温度T，该补偿方法包括：

基于该流场的质量流量计算该温度传感器与该流场的接触部分的时间常数τ_c；

基于该温度传感器与该流场的接触部分的时间常数τ_c计算该温度传感器的整体时间常数τ；以及

基于该测量温度T及其变化率、和该整体时间常数计算流场温度T_A。

在一实例中，计算该温度传感器与该流场的接触部分的时间常数τ_c的步骤包括计算时间常数其中和β为努塞尔数N_u和雷诺数Re之间的经验关系中的常量，C_P为该温度传感器的比热容，ρ为该温度传感器的密度，h_d为该传感器的壁厚，k为该温度传感器的热传导系数。

在一实例中，该温度传感器用于测量航空发动机中的流场，其中在此流场条件下的β＝0.2205。

在一实例中，计算该温度传感器的整体时间常数τ包括：基于该温度传感器与该流场的接触部分的时间常数τ_c计算该温度传感器与该流场的未接触部分的时间常数τ′_c；将该温度传感器与该流场的接触部分和未接触部的时间常数相加以获得整体时间常数τ＝τ_c+τ′_c。

在一实例中，计算该温度传感器与该流场的未接触部分的时间常数τ′_c包括基于该温度传感器与该流场的接触部分和未接触部分的质量之比或体积之比来计算时间常数τ′_c，其中该温度传感器与该流场的接触部分和未接触部分的时间常数之比等于质量之比和体积之比。