FR2524998A1 - Circuit de traitement d'un signal de sortie d'un pyrometre - Google Patents
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Abstract
UN CIRCUIT EST PROPOSE POUR ELIMINER LES EFFETS DES SIGNAUX PARASITES PROVENANT D'UN PYROMETRE DANS UNE TURBOMACHINE A GAZ. LE SIGNAL DU PYROMETRE EST ENVOYE A UNE PARTIE DU CIRCUIT 8, 12, 16, 20, 24 QUI PRODUIT UN SIGNAL DE SORTIE INVERSE ET LIMITE EN TAUX C QUI REPRESENTE LE SIGNAL DE SORTIE DU PYROMETRE. LE SIGNAL C EST COUPLE RETROACTIVEMENT A L'ENTREE DE L'AMPLIFICATEUR 8 ET IL EST SOUSTRAIT DE CELUI-CI, ET L'AMPLIFICATEUR 8 EMET EN SORTIE UN SIGNAL POSITIF OU NEGATIF QUI DEPEND DU FAIT QUE SON ENTREE EST POSITIVE OU NEGATIVE. LA SORTIE EST ENVOYEE AU DISPOSITIF DE DECLENCHEMENT 28 QUI EST SENSIBLE AU BORD POSITIF, QUI DECLENCHE UN DISPOSITIF ECHANTILLONNEUR ET BLOQUEUR 30 DONT LA SORTIE CONSTITUE LA SORTIE DU CIRCUIT.
Description
La présente invention concerne le traitement de signaux,
et en particulier le traitement de signaux électriques pro-
venant de pyromètres.
Quand on utilise des pyromètres dans des turbomachines a à gaz pour mesurer les températures de la turbine, le signal de sortie provenant des pyromètres est souvent dégradé par
l'effet parasite des particules de carbone non brûlées pro-
venant de la chambre de combustion, qui passent contre le détecteur du pyromètre et fournissent une lecture fortement
erronée, qui conduit à un fonctionnement instable du moeur.
On a proposé d'utiliser deux détecteurs sensibles à des longueurs d'onde différentes des radiations pour détecter le passage d'une particule de carbone (dont la répartition d'émission des longueurs d'onde est différente de celle de la turbine) pour permettre de régler en conséquence le signal de sortie du pyromètre Mais ce système est un peu compliqué et de ce fait coûteux, et il exige en plus des deux détecteurs
un programme conforme aux répartitions d'émission des parti-
cules de carbone aux diverses températures, de même qu'un circuit analogique-numérique en vue de mettre en oeuvre le programme. L'objet de la présente invention est de proposer un
circuit permettant le traitement du signal de sortie pro-
venant du pyromètre, dans lequel les inconvénients précités
sont surmontés ou du moins diminués.
Selon un premier aspect de l'invention, le circuit de traitement des signaux de sortie d'un pyromètre comprend: des moyens échantillonneurs et bloqueurs permettant
d'échantillonner le signal de sortie du pyromètre et de pro-
duire un signal de sortie dont la valeur est maintenue égale à la dernière valeur échantillonnée du signal de sortie-du pyromètre, des moyens qui déclenchent les moyens échantillonneurs et bloqueurs en vue d'échantillonner le signal de sortie du pyromètre, des moyens sensibles au taux pour éviter que les moyens de déclenchement déclenchent les moyens échantillonneurs et
bloqueurs pour échantillonner le signal de sortie du pyro-
mètre en réponse au taux d'augmentation du signal de sortie
du pyromètre quand il dépasse un taux prédéterminé.
Selon un second aspect de l'invention, un circuit de traitement des signaux de sortie d'un pyromètre comprend:
des moyens pour dériver du signal de sortie du pyro-
mètre un signal qui en est représentatif, des moyens échantillonneurs et bloqueurs permettant d'échantillonner le signal représentatif et de produire un signal de sortie dont la valeur est maintenue égale à la dernière valeur échantillonnée du signal représentatif, des moyens de déclenchement permettant de déclencher les moyens échantillonneurs et bloqueurs pour échantillonner le signal représentatif, et des moyens sensibles au taux pour empêcher les moyens de déclenchement de déclencher les moyens échantillonneurs et bloqueurs en vue d'échantillonner le signal représentatif en réponse au taux d'augmentation du signal de sortie du
pyromètre dépassant un taux prédéterminé -
Un circuit de traitement des signaux de sortie d'un pyromètre selon l'invention est décrit ci-après à titre d'exemple, en référence au dessin ci-annexé dans lequel la figure 1 est un schéma bloc du circuit, et
la figure 2 montre des formes d'onde typiques apparais-
sant en divers points du circuit.
Si on se réfère d'abord à la figure 1, un pyromètre ( 2) est monté de façon connue pour détecter la température
de la turbine (non représentée) d'une turbomachine (égale-
ment non représentée) en vue de contrôler le moteur Le pyromètre ( 2) produit un signal de sortie électrique (signal typique dont la forme d'onde est représentée à la figure 2 (a)), qui est appliqué à l'entrée d'un circuit de traitement de signaux ( 4) Le signal de sortie du pyromètre comprend une tension (VT) représentative de la température réelle de la
turbine, mais à cette tension réelle sont typiquement super-
posés un certain nombre de pics aléatoires ( 6) dus aux particules parasites, chaudes et émettrices de lumière de carbone non brûlé, qui émergent de la chambre de combustion (non représentée) du moteur Si ce signal est utilisé pour
commander la machine, il en résultera un fonctionnement in-
stable dû à l'effet générateur d'erreurs des pics ( 6) Comme cela sera expliqué ci-après, le but du circuit de traitement de signaux ( 4) est de réduire l'effet des pics ( 6) dans le signal de sortie du pyromètre et de permettre d'utiliser le signal traité pour obtenir un fonctionnement stable et
contrôlé du moteur.
Le circuit de traitement de signaux ( 4) comprend un premier amplificateur opérationnel ( 8) dont l'entrée est reliée à l'entrée du circuit par l'intermédiaire d'une
résistance limitatrice de courant ( 10) La sortie de l'ampli-
ficateur opérationnel ( 8) est reliée à l'entrée d'un second amplificateur opérationnel ( 12) par l'intermédiaire d'autres résistances limitatrices de courant ( 14, 16) La sortie
de l'amplificateur opérationnel ( 12) est couplée rétroactive-
ment à l'entrée de l'amplificateur opérationnel ( 8) par
l'intermédiaire d'une résistance limitatrice de courant ( 18).
La sortie de l'amplificateur opérationnel ( 12) est également couplée rétroactivement à sa propre entrée par l'intermédiaire d'un condensateur ( 20) et en un point situé entre les
résistances ( 14) et ( 16), par l'intermédiaire d'une diode ( 22).
Une diode de Zener ( 24) est connectée entre la terre et le
point situé entre les résistances ( 14) et ( 16).
Le point situé entre les résistances ( 14) et ( 16) est relié à l'entrée de déclenchement d'un dispositif monostable ( 28),qui est déclenché par un bord positif La sortie de l'i iplificateur opérationnel ( 12) est reliée à l'entrée d'échantillonnage d'un dispositif échantillonneur et bloqueur ( 30) L'entrée de déclenchement du dispositif échantillonneur
et bloqueur ( 30) est reliée à la sortie du dispositif mono-
stable ( 28) La sortie du dispositif échantillonneur et
bloqueur est reliée à la sortie du circuit ( 4).
Lorsque le circuit fonctionne, la sortie de l'ampli-
ficateur ( 12) est inversée par rapport à l'entrée appliquée à l'amplificateur ( 8) et les amplificateurs opérationnels ( 8)
et ( 12) fonctionnent en tant que limiteurs de taux, l'ampli-
ficateur ( 8) comparant effectivement la sortie de l'amplifi-
cateur ( 12) avec le signal de sor Lie du pyromètre.
Si on se réfère maintenant à la figure 2, au moment o le signal de sortie (A) du pyromètre, voir figure 2 (a),
est plus important que la sortie (C), voir figure 2 (c), pro-
venant de l'amplificateur ( 12), l'amplificateur ( 8) commute vers sa saturation positive (voir la forme d'onde (B), figure 2 (b)) Ceci amène la sortie de l'amplificateur ( 12) à augmenter selon un taux déterminé par la tension de rupture (V) de la diode de Zener ( 24) et les valeurs (C) et (R) du condensateur
( 20) et de la résistance ( 16) respectivement; ce taux (re-
présenté par l'expression V/CR) est choisi de manière à être juste supérieur au taux maximal de changement du signal de sortie (A) du pyromètre, pendant les conditions de fonctionnement
normales du moteur.
Au moment o le signal de sortie du pyromètre est plus faible que la sortie de l'amplificateur ( 12), l'amplificateur ( 8) commute vers sa saturation négative et ceci amène la sortie de l'amplificateur ( 12) à diminuer selon un taux déterminé par les valeurs de la tension de rupture (V) de la diode
de Zener ( 24) et de la résistance de capacité (C) du conden-
sateur ( 20) Dans la pratique, ceci signifie que la diminution de la sortie de l'amplificateur ( 12) suit étroitement la
diminution du signal de sortie du pyromètre.
Si le signal de sortie du pyromètreest un signal à courant continu d'état constant, ou un signal variable dont le taux est inférieur au taux limiteur du limitateur de taux, la sortie de l'amplificateur ( 8) commute vers sa saturation positive et la sortie de l'amplificateur ( 12) augmente pour atteindre le taux V/CR jusqu'à ce que la sortie de l'amplificateur ( 12) soit un peu plus importante que le signal de sortie du pyromètre Ceci amène l'amplificateur ( 8) a commuter vers sa saturation négative, et la sortie de l'amplificateur ( 12) diminue alors très rapidement (selon le taux déterminé par V et C), pour atteindre une valeur qui est légèrement au-dessous du signal de sortie du pyromètre, moment auquel la sortie de l'amplificateur ( 8) commute vers sa saturation positive Tant que cette condition subsiste,
le processus continue.
Dans la pratique, la sortie de l'amplificateur ( 12) est une représentation limitée en taux du signal de sortie du
pyromètre qui suit étroitement le signal de sortie du pyro-
mètre (aussi longtemps que le taux d'augmentation du signal de sortie du pyromètre ne dépasse pas le taux limite du limiteur de taux), et avec une très faible erreur comme décrit ci-dessus. La représentation limitée en taux du signal de sortie du pyromètre, c'est-à-dire la sortie (C) de l'amplificateur ( 12),
est envoyée à l'entrée d'échantillonnage du dispositif échantil-
lonneur et bloqueur ( 30) Le dispositif 30 est normalement sur le mode "BLOQUEUR" et il est commuté du mode "BLOQUEUR" au mode "ECHANTILLONNEUR" par le dispositif monostable ( 28) qui est déclenché par un bord positif, et qui est lui-même déclenché par la sortie provenant de l'amplificateur ( 8) La constante de temps de sortie du dispositif monostable ( 28) est établie de manière à être égale à la somme du temps d'acquisition (la durée nécessaire pour que la sortie s'établisse selon sa valeur finale) et la durée d'ouverture (le temps nécessaire pour commuter du mode "ECHANTILLONNEUR" au mode "BLOQUEUR")
du dispositif échantillonneur et bloqueur ( 30).
Ainsi, le dispositif échantillonneur et bloqueur ( 30) est commuté du mode "BLOQUEUR" au mode "ECHANTILLONNEUR" chaque fois que l'amplificateur opérationnel ( 8) commute vers sa saturation positive et que le dispositif ( 30) bloque la dernière valeur échantillonnée de la représentation limitée en taux du signal de sortie du pyromètre, jusqu'à ce que
l'amplificateur ( 8) commute ensuite vers sa saturation positive.
Ainsi, en l'absence d'un pic dans le signal de sortie du
pyromètre,le signal produit à la sortie du dispositif échantil-
lonneur et bloqueur ( 30) (voir la forme d'onde (D), figure 2 (d),
suit étroitement le signal de sortie du pyromètre, ré-échantil-
lonnant la sortie de l'amplificateur ( 12) chaque fois qu'elle
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tombe au-dessous du signal de sortie du pyromètre lorsque la sortie de l'amplificateur ( 12) oscille autour du signal de sortie du pyromètre Mais lors qu'apparaît un pic, la sortie du dispositif échantillonneur et b Moqueur ( 30) est maintenue à la valeur premièrement échantillonnée sur le bord montant du pic (qui a un taux d'augmentation supérieur au taux de limitation du limiteur de taux) jusqu'à
ce que la valeur du pic tombe au-dessous de la valeur à la-
quelle la sortie limitée en taux de l'amplificateur ( 12) est montée Ceci vient du fait que lorsque le bord avant du pic commence à augmenter selon un taux supérieur au taux de limitation du limiteur du taux, l'amplificateur ( 8) reste à sa saturation positive et il en résulte que le dispositif monostable ( 28) qui est déclenché par le bord positif ne
peut se déclencher, évitant ainsi au dispositif échantil-
lonneur et bloqueur ( 30) de ré-échantillonner jusqu'à ce que la valeur du signal de sortie du pyromètre tombe juste au-dessous de la valeur à laquelle la sortie de l'amplificateur ( 12) est alors montée L'amplificateur ( 8) commute alors vers sa saturation négative puis en saturation positive, lorsque la sortie du limiteur de taux recommence à suivre la sortie du pyromètre, conduisant le dispositif monostable ( 28) à se déclencher et à amener ainsi le dispositif échantillonneur
et bloqueur ( 30) à échantillonner de nouveau Cet échantil-
lonnage se poursuit jusqu'à ce qu'apparaisse un autre pic.
Ainsi, la sortie (D) du dispositif échantillonneur et
bloqueur ( 30) suit étroitement le signal de sortie du pyro-
mètre en l'absence d'un pic, et dans le cas o il y a un pic, maintient la sortie à la dernière valeur échantillonnée et jusqu'à ce que le pic soit passé, réduisant ainsi l'effet du pic et permettant d'utiliser le signal pour produire un
fonctionnement stable et contrôlé du moteur.
Le circuit de la figure 1 a été testé selon un taux limiteur du limiteur de taux (V/CR) de 120 V/S et une durée d'ouverture du dispositif échantillonneur et bloqueur de l Ofis,
et on a constaté qu'il était très précis.
On comprendra que, bien que dans le circuit décrit ci-
dessus, le signal échantillonné par le dispositif 6 chantil-
loneur et bloqueur soit une représentation limitée en taux du signal de sortie du pyromètre, ceci n'est pas nécessaire et que tout autre signal (soit un signal représentatif du signal de sortie du pyromètre ou le signal de sortie du
pyromètre lui-même) peut être appliqué à l'entrée d'échantil-
lonnage du dispositif échantillonneur et bloqueur si on le désire. 13 EV"NDICAT Il ONS 1. Circuit de traitement d'un signal de sortie d'un pyromètre, caractérisé en ce Qu'il comprend: des moyens échantillonneurs et bloqueurs permettant d'échantillonner le signal de sortie du pyromètre et de pro- duire un signal de sortie dont la valeur est maintenue égale à la dernière valeur échantillonnée du signal de sortie du pyromètre, des moyens de déclenchement Qui déclenchent les moyens échantillonneurs et bloaueurs en vue d'échantillonner le signal de sortie du pyromètre, des moyens sensibles au taux pour éviter que les moyens de déclenchement déclenchent les moyens échantillonneurs
et bloqueurs pour échantillonner le signal de sortie du pyro-
mètre en réponse au taux d'augmentation du signal de sortie
du pyromètre quand il dépasse un taux prédéterminé.
2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour dériver du signal de sortie du pyromètre un signal qui en est représentatif, les moyens échantillonneurs et bloqueurs permettant échantillonner le signal représentatif et de produire un signal de sortie dont la valeur est maintenue égale à la dernière valeur échantillonnée du signal représentatif, les moyens de déclenchement permettant de déclencher les moyens échantillonneurs et bloqueurs pour échantillonner le signal représentatif, et les moyens sensibles au taux empêchant les moyens de déclenchement de déclencher les moyens échantillonneurs et Moqueurs en vue d'échantillonner le signal représentatif en
réponse au taux d'augmentation du signal de sortie du pyro-
mètre dépassant un taux prédéterminé.
3. Circuit selon la revendication 2, caractérise en ce que les moyens destinés à dériver du signal de sortie du pyromètre un signal qui en est représentatif comprennent des moyens limiteurs de taux nui forment au moins une partie des moyens sensibles au taux et qui dérivent du signal de sortie du pyromètre une représentation limitée en taux de celui-ci. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens limiteurs de taux comprennent un premier amplificateur ( 8) destiné à amplifier le signal de sortie du pyromètre ( 2), un second amplificateur ( 12) destiné à amplifier la sortie du premier amplificateur, des moyens de rétroaction raccordant la sortie du second amplificateur ( 12) à l'entrée du premier amplificateur ( 8) et à l'entrée du second amplificateur ( 12), et des moyens de rupture de tension ( 24) reliés à la terre à partir d'un point situé sur le parcours suivi par le signal entre la sortie du premier amplificateur ( 8) et l'entrée du second amplificateur ( 12), ce grâce à quoi l'entrée du premier amplificateur ( 8) représente la somme algébrique du signal de sortie du pyromètre ( 2) et la sortie du second amplificateur ( 12), et la sortie du premier amplificateur ( 8) change entre une valeur positive et une valeur négative qui dépend respectivement de la valeur positive et négative de son entrée, et la sortie du second amplificateur ( 12) oscille autour du signal de sortie du
pyromètre ( 2) selon un taux de changement prédéterminé.
5. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement comprennent un dispositif monostable ( 28) dont la sortie de déclenchement est reliée à la sortie du premier amplificateur ( 8) et dont la sortie est reliée de manière à déclencher les moyens échantillonneurs
et bloqueurs ( 30).
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