峰值采樣電路在渦輪葉片溫度檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用
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隨著航天航空、汽車制造業(yè)的發(fā)展，為提高發(fā)動機(jī)的功率和推力，需要盡可能提高渦輪入口溫度，進(jìn)而關(guān)系到渦輪葉片工作時的表面溫度。目前國外新型的航空燃?xì)?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/渦輪">渦輪發(fā)動機(jī)渦輪前的溫度已達(dá)到1 811～2 144 K，熾熱的燃?xì)庵苯优c渦輪葉片接觸，渦輪葉片需承受很高的熱負(fù)荷，然而，渦輪人口溫度受葉片材料限制，金屬材料的強(qiáng)度隨溫度的升高而降低，因此不允許渦輪葉片在超溫狀態(tài)下工作，所以需要精確而快速地實(shí)時監(jiān)測渦輪葉片溫度。
2 峰值采樣電路原理
渦輪葉片的溫度場表現(xiàn)為沿葉片弦向中間高、兩邊低的曲線形式，如圖1所示。
渦輪葉片高速旋轉(zhuǎn)，可將其弦向溫度曲線近似看作正弦曲線。為準(zhǔn)確找出每個葉片溫度的最大值，可僅在溫度信號到達(dá)峰值的瞬間對其采樣，得到溫度最大值，這種方法稱為峰值采樣。因?yàn)樵谝粋€周期內(nèi)只采樣一次(在峰值點(diǎn))，并直接得到溫度最大值，無需復(fù)雜運(yùn)算，所以峰值采樣速度較快。
3 峰值采樣電路設(shè)計
峰值采樣電路通常由采樣／保持器和比較器組成。如網(wǎng)2所示。LF398是采樣／保持器，CMP是比較器，CAP是保持電容。當(dāng)Vi>Vo時，V1為高電平，并控制LF398采樣；當(dāng)經(jīng)過峰值后，ViVo，此時V1為低電平，使LF398處于保持狀態(tài)，此時VO不變，即峰值被保持。
實(shí)驗(yàn)證明此電路應(yīng)用于被測信號小于10 kHz的系統(tǒng)效果較好，由于被測溫度信號在30 kHz以上。頻率較高。該峰值采樣電路已不再適用，主要原因一是其保持時間太短，要求A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，改用高速A/D轉(zhuǎn)換器又不經(jīng)濟(jì)：二是對于峰值時刻與控制脈沖跳變時刻的偏移無法調(diào)節(jié)。這種電路用于較低頻率(10 kHz以下)系統(tǒng)效果較好，但隨著頻率的升高，偏移就越大。
基于以上原因，對該電路進(jìn)行改進(jìn)，給出一種由集成和分立元件組合的跨導(dǎo)型峰值采樣電路，如圖3所示。
圖3中，G是跨導(dǎo)運(yùn)算放大器，B是跟隨器，CAP是保持電容。峰值采樣利用二極管的單向?qū)щ娦院碗娙萜鞯拇鎯ψ饔脴?gòu)成的，當(dāng)脈沖信號到來時，如果模擬輸入信號的幅度Vi大于A2的輸出幅度，則A1輸出高電平，并通過二極管對電容器CAP充電。只有當(dāng)A2的輸出上升到和模擬輸入值相等時，A1的輸出為低電平，則CAP才停止通電。這時電容CAP將保持輸入電壓值。
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