ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ
|
ОТРАСЛЕВАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ Динамические характеристики |
ОСТ 1.00334-79 На 12 страницах Введен впервые |
Распоряжением Министерства от 26 апреля
1879 г. № 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.
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.
1.1. 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 D У;
- импульсная переходная характеристика g (t, t0);
- переходная характеристика h (t);
- передаточная функция W (S);
- частотная характеристика (совокупность амплитудной и фазовой характеристик) W (j w).
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 |
|
|
|
|
Импульсная переходная характеристика |
|
|
|
|
Переходная характеристика |
|
|
|
|
Передаточная функция |
|
|
|
|
Частотная характеристика |
|
|
|
2.1. Динамические характеристики должны выбираться из общего числа динамических характеристик датчиков и устанавливаться в техническом задании по согласованию между предприятием-разработчиком датчиков и заказчиком.
2.2. Динамические характеристики должны содержать численные значения коэффициентов 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 изменений, влияющих на динамические характеристики, а в процессе производства - в соответствии с технической документацией для типа датчика.
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 датчиков температуры, то допускается определять только коэффициенты указанных функций.
3.4. Обработка экспериментальной переходной характеристики датчика температуры должна производиться в полулогарифмических координатах в виде зависимостей
при tн £ ti £ tк,
DTi = Ti - Tc,
где Тi - температура торможения датчика в момент времени ti, К;
ti - текущее время, с;
tн - начальное время, с;
tк - конечное время, с;
Tc - температура торможения среды, которая определяется из предварительного эксперимента в результате измерения исследуемым датчиком температуры газового потока на установившемся температурном режиме, К.
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.
Справочное
|
Термин |
Определение |
|
Динамические характеристики датчика |
Характеристики теплоинерционных свойств датчика, определяющие зависимость параметров выходного сигнала датчика от меняющегося во времени информативного параметра входного сигнала |
|
Полная динамическая характеристика |
Динамическая характеристика - по ГОСТ 8.256-77 |
|
Частная динамическая характеристика |
Динамическая характеристика - по ГОСТ 8.256-77 |
|
Частотный диапазон работы датчика |
Диапазон частот от нуля до значения, соответствующего граничной частоте, при которой искажение амплитуды входного сигнала датчика равно допустимой погрешности измерения |
|
Время установления переходного процесса датчика |
Время от начала переходного процесса до значения, при котором разность между температурой среды и температурой датчика равна допустимой погрешности средства измерений |
|
Показатель тепловой инерции |
Величина, численно равная интервалу времени, по истечении которого разность между температурами среды и датчика составляет 0,368 от первоначальной разности |
|
Темп изменения температуры чувствительного элемента (элементов конструкции датчика) |
Скорость изменения температуры чувствительного элемента (элементов конструкции датчика) на переходном режиме |
|
Определение динамических характеристик |
Совокупность экспериментальных и аналитических операций, в результате которых находятся структура (при определении полных динамических характеристик) и численные значения параметров динамических характеристик |
Справочное
1. Частные динамические характеристики и коэффициенты полных динамических характеристик в зависимости от влияющих параметров аналитически могут быть представлены в виде следующих функций связи:
|
E = KE yE (Ф), |
B1 = KB1 yB1 (Ф), |
|
E1 = KE1 yE1 (Ф), |
B2 = KB2 yB2 (Ф), |
|
E2 = KE2 yE2 (Ф), |
D1 = KD1 yD1 (Ф), |
|
E3 = KE3 yE3 (Ф), |
D2 = KD2 yD2 (Ф), |
|
К = КK yK (Ф), |
D3 = KD3 yD3 (Ф), |
|
A = KA yA (Ф), |
С1 = KС1 yС1 (Ф), |
|
L = KL yL (Ф), |
tП = t*П ytП (Ф), |
|
N = KN yN (Ф), |
С2 = KС2 yС2 (Ф), |
|
G = KG yG (Ф), |
Wгр = W*гр yW (Ф), |
где Е, E2, E3 - показатели тепловой инерции термочувствительного элемента и деталей крепления конструкции датчика, с;
- показатель тепловой инерции
термочувствительного элемента, обусловленный его конвективным теплообменом с
окружающей средой, кондуктивным теплообменом с деталями крепления и лучистым
теплообменом с внутренней поверхностью камеры датчика, с;
- параметр, характеризующий темп
изменения температуры термочувствительного элемента, обусловленный его
кондуктивным теплообменом с деталями крепления в датчике, 1/с;
m - темп изменения температуры термочувствительного элемента и деталей конструкции датчика, обусловленные конвективным теплообменом, 1/с;
mЛ - темп изменения температуры термочувствительного элемента, обусловленный лучистым теплообменом, 1/с;
L - длина термочувствительного элемента, м;
a - коэффициент температуропроводности материала конструкции м2/с.
tп - время установления переходного процесса датчика, с;
Wгр - граничная частота датчика, 1/с;
K, A, L, N, G, B1, B2, D1, D2, D3, C1, C2 - динамические показатели;
KE, KE1, KE2, KE3, KK, KA, KL, KN, KG, KG1, KG2, KD1, KD2, KD3, KC1, KC2 - постоянные коэффициенты, численные значения которых определяются экспериментальным путем по переходным характеристикам датчиков;
t*n - время установления переходного процесса датчика, определенное экспериментальным путем по его переходной характеристике при предельных значениях влияющих параметров, с;
W*гр - граничная частота датчика, определенная экспериментальным путем по его частотной характеристике при предельных значениях влияющих параметров, 1/с;
yE (Ф), yE1 (Ф), yE2 (Ф), yE3 (Ф), yК (Ф), yА (Ф), ya (Ф), yN (Ф), yG (Ф), yB1 (Ф), yВ2 (Ф), yD1 (Ф), yD2 (Ф), yD3 (Ф), yC1 (Ф), yC2 (Ф), ytп (Ф), yW (Ф) - функции, характеризующие зависимость коэффициентов динамических характеристик от комплекса влияющих параметров потока.
2. Зависимость yEi при i = 0 ... 3 для целого ряда датчиков при дозвуковых скоростях набегающего потока может быть представлена в виде
или
где коэффициенты
|
Cy = 1,00 + 0,24×r |
x = 1,00 |
при 0,10 £ M £ 0,45 |
|
Cy = 1,00 |
x = 1,48 - 0,48 (100 - r) |
при 0,45 £ M £ 1,00 |
|
CP = 3,07 - 1,07 (100 - r) |
r - коэффициент восстановления;
n - показатель степени, определяемый из предварительного эксперимента;
М - число Маха;
t - время, с;
Р - полное давление газового
потока, Па (
);
- относительное давление
газового потока, Па;
Р - статическое давление газового потока, Па;
Р0 - атмосферное давление, Па.
3. Формулы для определения параметров динамических характеристик:
А = (1 - К) Е2 + К Е1,
В1 = Е1 + Е2,
В2 = Е1 Е2,
С1 = a (Е2 + Е3) + N (Е1 + Е3) + G (Е1 + Е2),
С2 = a Е2 Е3 + N Е1 Е3 + G Е1 Е2,
D1 = E1 + E2 + E3,
D2 = E1 E2 + E1 E3 + E2 E3,
D3 = E1 E2 E3,
где m2, m3 - темпы изменения температуры термочувствительного элемента и деталей конструкции датчика, обусловленные конвективным теплообменом, 1/с.
4. Частные динамические характеристики и коэффициенты полных динамических характеристик могут быть представлены в виде графиков или номограмм зависимости от влияющих факторов. Для примера на черт. 1 приведена номограмма зависимости показателей тепловой инерции Е1 и Е2 от числа М и относительного давления для датчика с переходной характеристикой вида
при п = 0,5 и r = 0,98.
На черт. 2 приведен график зависимости показателей тепловой инерции Е1 и Е2 от числа М и относительного давления для датчика с переходной характеристикой указанного выше вида.
Черт. 1
Черт. 2
СОДЕРЖАНИЕ
