Отраслевая система обеспечения единства измерений. Датчики температуры. Динамические характеристики

УДК 681.2.083.8:536.5 Группа П22

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

ОТРАСЛЕВАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ

На 12 страница

ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ.

ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Введен впервые
Динамические характеристики
Распоряжением Министерства от 25 апреля 1979 г. Nt 087-16/2
Срок введения установлен с 1 января 1980 г.
Настоящий стандарт распространяется на датчики температуры, предназначенные для измерения температуры газовых и воздушных потоков в системах летательных аппаратов и силовых установок.
Издание официальное ГР 8132136 от 07.06.79 Перепечатка воспрещена

Стандарт не распространяется на датчики температуры, которые являются не­линейными относительно информативного входного сигнала.
Стандарт устанавливает классификацию динамических характеристик датчиков температуры, их определение и формы представления в нормативно-технической документации.
Устанавливаемые стандартом динамические характеристики датчиков темпера­туры необходимы для определения динамической погрешности измерений, а также для восстановления истинного значения температуры исследуемой среды.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

1.1. Динамические характеристики датчиков температуры по виду эксперимен­тальной переходной характеристики делятся на три группы:
• группа 1 - переходная характеристика - функция одной экспоненты;
• группа 2 - переходная характеристика - функция двух экспонент;
• группа 3 - переходная характеристика - функция трех экспонент.
1.2. Динамические характеристики датчиков температуры следует разделять по признаку полноты описания свойств на полные и частные.
1.3. К полным динамическим характеристикам датчиков температуры газовых потоков относятся:
• дифференциальное уравнение JD У j
• импульсная переходная характеристика ў (Т, ^о) j
• переходная характеристика Н ( Ъ
• передаточная функция W(Ъ) '■>
• частотная характеристика (совокупность амплитудной и фазовой характерис­тик) W(jiu).
Уравнения динамических характеристик для каждой группы приведены в таблице.
1.4. К частным динамическим характеристикам датчиков температуры газовых потоков относятся:
• отдельные параметры полных динамических характеристик;
• время установления переходного процесса, определяемого параметрами переходной характеристики датчика;
• частотный диапазон работы датчика, определяемый его амплитудно-частотной характеристикой;
• показатели тепловой инерции.
Определение терминов, используемых в стандарте, приведено в справочном приложении 1.
Вид динамической характеристики
Уравнение динамической характеристики для группы

1
2
3
Дифференциальное уравнение

Г(Т1^^--.ТС(Г)

т/»-іхП dT(T) d2r(T) , „ cl3Tc(T) _
T(r)+^ /-2 di 2 -J dT3
-тт*с dT'lrl
TC{TI ci dT 2 di2
Импульсная переходная характеристика

.. ~(Т-ТО)Г77І -(^-'Со)т2
^-К)шіе ° 1 +Ктге
■J
Переходная характерис­тика
-Tm 1-е
+К(і-е~Ттг)
L (i-e~Tm*) + N(l-e'Tm2) + G(i-e~ Tm3 ;
Передаточная функция
1
AS
1 + C,B-i- C2BZ

1 +es
(1+^S) (1 + &2s )

Частотная характерис­тика

■f - IV? (В2 ~ А В , ) .. Bi+A(1-BzUJZ)
(і+ш2в2)+(і*иг^ J (і+ш2ь2)(і+ш2в2)
(1 - Сг и)г) (1-Л2ги}г) - Ci U)2

(1 + Ш* В*Ц1+и>* £,l)(1 + U)*B*)
+ ІЫ ^а-^2ш2)+(1-сги;г)(^3шг-^)

1+и}г&г

OCT 1 00334-79 стр. 4 I

—

2. ВЫБОР И ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1. Динамические характеристики должны выбираться из общего числа динами­ческих характеристик датчиков и устанавливаться в техническом задании по согла- сованию между преддриятием-^разработчиком датчиков и заказчиком.
2.2. Динамические характеристики должны содержать численные значения коэффициенте» и их зависимость от влияющих параметров газового потока.
2.3. Комплекс влияющих параметров должен выбираться в соответствии с условиями работы датчиков, устанавливаться по согласованию между заказчиком и предприятием-разработчиком датчиков и указываться в техническом задании на разработку датчика.
2.4. Определение динамических характеристик должно производиться при раз­работке датчиков, а также при внесении конструктивных и технологических изме— нений, влияющих на динамические характеристики, а в процессе производства - в соответствии с технической документацией для типа датчика.

3. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

3.1. Определение динамических характеристик датчиков температуры должно производиться прямым методом.
3.2. Требования к входному испытательному сигналу - по ГОСТ 8.256-77.
3.3. Если известен вид функций, определяемых динамических характеристик
£
CO

ж
co
датчиков температуры, то допускается определять только коэффициенты указанных
!z:
£
функций.
3.4. Обработка экспериментальной переходной характеристики датчика темпе- ратуры должна производиться в полулогарифмических координатах в виде зависи­мостей
npt тн * Г. S гх ,

4084

cs
«5 x:
Г1 - тс, где T-L - температура торможения датчика в момент времени Т.Н) - текущее время, с;
Т- начальное время, с;
• конечное время, с;
• температура торможения среды, которая определяется из предааритель-
CQ зе
ж
ного эксперимента в результате измерения исследуемым датчиком
40 >1
«5 c£ о
CS
температуры газового потока на установившемся температурном режи-
:z:

ме, К.
oo
О

яв

SC
SC

4. ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

4.1. Динамические характеристики датчиков температуры должны быть указаны в технической документации в аналитической форме или в форме графиков, таблиц.
4.2. Полные динамические характеристики должны содержать структуру функ­ций, численные значения коэффициентов этих функций и их зависимость от влияющих параметров.
4.3. Частные динамические характеристики датчиков должны содержать числен­ные значения и зависимость их от влияющих параметров. Формы представления дина­мических характеристик приведены в справочном приложении 2.

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ ССЫЛОЧНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В СТАНДАРТЕ ГОСТ 8.256-77.

Термин
Определение
Динамические характеристики датчика
Полная динамическая характе­ристика
Частная динамическая характе­ристика
Частотный диапазон работы датчика
Время установления переход­ного процесса датчика
Показатель тепловой инерции
Темп изменения температуры чувствительного элемента (элементов конструкции датчи­ка)
Определение динамических характеристик
Характеристики теплоинерционных свойств датчика, определяющие зависимость параметров выходного сигнала датчика от меняющегося во времени информативного параметра входного сигнала
Динамическая характеристика - по ГОСТ 8.256-77
Динамическая характеристика - по ГОСТ 8.256-77
Диапазон частот от нуля до значения, соответствующего граничной частоте, при кото­рой искажение амплитуды входного сигнала датчика равно допустимой погрешности измере­ния
Время от начала переходного процесса до значения, при котором разность между темпе­ратурой среды и температурой датчика равна допустимой погрешности средства измерений
Величина, численно равная интервалу вре­мени, по истечении которого разность между температурами среды и датчика составляет 0,368 от первоначальной разности
Скорость изменения температуры чувстви­тельного элемента (элементов конструкции датчика) на переходном режиме
Совокупность экспериментальных и анали­тических операций, в результате которых нахо­дятся структура (при определении полных дина­мических характеристик) и численные значения параметров динамических характеристик

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное

ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

1. Частные динамические характеристики и коэффициенты полных динамичес­ких характеристик в зависимости от влияющих параметров аналитически могут быть представлены в виде следующих функций связи:
Ке (Ф),
= (Ф)>
(Ф >
^--хвгФв1(Ф),

h-K^s(<P),
Ф? = 7
К'-КкФк (Ф)>
ф3--к^^3(Ф)^
А-Кл<рл(Ф),

N‘KM Iff* (Ср),
Сг’ХСг^С2(ф),

Фгр-Ф*рЧ>^(.Ф>'),

инерции термочувствительного элемента конструкции датчика, с;
инерции термочувствительного элемента, конвективным теплообменом с окружающей
средой, кондуктивным теплообменом с деталями крепления и лучистым теплообменом с внутренней поверхностью камеры датчика, с;
я )2
фф— О. - параметр, характеризующий темп изменения температуры
21 1
термочувствительного элемента, обусловленный его кондуктив­ным теплообменом с деталями крепления в датчике, 1/с;
/77 - темп изменения температуры термочувствительного элемента и деталей конструкции датчика, обусловленные конвективным теплообменом, 1/с;
темп изменения температуры термочувствительного элемента, обусловленный лучистым теплообменом, 1/с;
длина термочувствительного элемента, м;
- коэффициент температуропроводности материала конструкции м2/с.
- время установления переходного процесса датчика, с;
- граничная частота датчика, 1/с;

Д', О, , - динамические показатели;
&2 •> Ц ’ ^2 ^3,С1 ’ С2
Ке,К* ,Ке ,К. - постоянные коэффициенты, численные значения которых определи-
© ' Су' *2^
ются экспериментальным путем по переходным характеристикам
^в2, ^о3 ■> датчиков;
•> ^с2
- время установления переходного процесса датчика, определенное
экспериментальным путем по его переходной характеристике при
предельных значениях влияющих параметров, с;
граничная частота датчика, определенная экспериментальным путем по его частотной характеристике при предельных значе­ниях влияющих параметров, 1/с;
функции, характеризующие зависимость коэффициентов динами­ческих характеристик от комплекса влияющих параметров потока.
2. Зависимость при L-0...3 для целого ряда датчиков при дозвуко­вых скоростях набегающего потока может быть представлена в виде
^Ф^СуМ'У’ (t}p~n (Т] или -п
^(ф)^Ср^О,№7-+ O,f)j ,
где коэффициенты
Су = 1,00 + 0,24 • Г
= 1,00
Ср = 3,07 ~ 1,07 (1,00 -Г)
Т> - коэффициент восстановления;
П - показатель степени, определяемый из предварительного эксперимента;
М - число Маха;
77 - время, с;
_ / Ра і .
Р - полное давление газового потока, Па ( Р = -z— / у
I ?о /
Ра
относительное давление газового потока, Паї;
ро
Ра - статическое давление, газового потока, Па;
Pq - атмосферное давление, Па.
3. Формулы для определения параметров динамических характеристик:
А = (У - К )6q + K&j.,
Bj ~ ,
=
С< = d.(82 + 83) + M(8i + &3)+G(£i + б2 ) ,
С2 - oL &2В5 + ,
•2?у ~ 8^ + 82 83 у
^2 ' $2 + &3 + &2&3 у
&3 = &і £2 &3 л

№ изм.
Номе