Устройство для измерения показателя тепловой инерции термоэлектрического преобразователя

 

1040352 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) (01 К 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3405346/18-10 (22) 10.03.82 (46) 07 09.83. Вюл. 11 33 (72) В.Г. Зубов и А.И. Хлюнев (» ) физико-механический институт им. Г.В. Карпенко АН Украинской ССР (53) 536.53(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 624123, кл. G 01 К 15/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 655912, кл. (; О1 К 15/00, 1977 (прототип).

I (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРИОЭЛЕКТ"

РИЧЕСКОГО НРЕОЬРАЗОВАТЕЛЯ, содержа-щее усилитель, вход которого соеди-. нен с первым переключателем, а выход через второй переключатель и резистивный делитель подключен к входам аналогового ключа, управляющие входы которого соответственно соединены с выходами триггера, соединенными с yn.paeweul входом цифрового регистра" тора и входом одновиЬратора, а также нагреватель, подключенный к первому переключателю, о т л и ч а ю щ е е -: с я тем, что, с целью повышения точ" ности и быстродействия измерения, в него введены генератор импульсов, вторая схема сравнения, дополнитель-, ный триггер, счетчик импульсов, кодоуправляемая резистивная матрица и схема И, первый вход которой соеди" нен с управляющим входом устройства, второй вход - с генератором импульсов, третий вход - с инверсным выхо" дом дополнительного триггера, а выход соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом одновиЬратора и первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом одновибратора и Я первым входом дополнительного триггера, а выходы подключены к управляющим входам кодоуправляемой резистивной.матрицы, первый вход которой соединен с источником опорного напряжения, а выход подключен к второму входу первой схемы сравнения и первому входу второй схемы сравнения, второй вход которой соединен с вторым пере! ключателем, а выход подключен к вто- рому входу дополнительного триггера.

10403 2

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения показателя тепловой инерции промышленных термопар в усло. виях естественного теплообмена термопары со средой, в которой она находится.

Известно устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, нагрева- 10 тель, схему сравнения и регистратор (I .

Недостатком известного устройства является невысокая точность, обусловленная тем, что в процессе изме- д5 рения сигнал термопары дифференцируется.

Наиболее. близким к предлагаемому по технической сущности является устро йство для измерения показателя тепловой инерции термоэлектрического преобразователя, содержащее усилитель вход которого соединен с первым переключателем, а выход через второй переключатель и резистивный делитель подключен к входам аналогового ключа, управляющие входы которого соответст венно соединены с выходами триггера, соединенными с управляющим входом цифрового регистратора,и входом од30 новибратора, а также нагреватель, подключенный к первому переключателю (2) .

Недостатками указанного устройства являются низкая точность, обусловленная сравнением напряжения, изменя35 ющегося по закону затухающей экспоненты, с двумя различными постоянными уровнями, а также низкое быстродействие, обусловленное тем, что йре" мя определения постоянной. времени равно этой постоянной.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения показателя тепловой инерции термоэлектрического преобразователя, содержа" щее усилитель, вход которого соединен с первым переключателем, а выход через второй переключатель и резис,тивный делитель подключен к входам аналогового ключа, управляющие входи которого cooTBGTcTBeHHo соединены с выходами триггера, соединенными с уп равляющим вкодом цифрового регистра- 55 тора и входом одновибратора, а также нагреватель, подключенный к первому

Ф переключателю, введены генератор импульсов, вторая схема сравнения, дополнительный триггер, счетчик импуль. сов, кодоуправляемая резистивная матрица и схема И, первый вход которой соепинен с управляющим вхопом устройства. втооой вхоа -,с генератором им" пульсов. третий вход - с инверсным выходом дополнительного триггера, а выход соединен с первым входом счетчика. второй вход которого соединен с выходом одновибратора и первым входом счетчика, второй вход которого со. единен с выходом одновибратора и первым входом дополнительного триггера, а выходы подключены к управляющим входам кодоуправляемой резистивной матрицы, первый вход которой соединен с источником опорного напряжения, а выход подключен к второму входу первой схемы сравнения и первому входу вто" рой схемы сравнения, второй вход кото рой соединен с вторым переключателем, а выход подключен к второму входу до. полнительного триггера.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - зависимости напряжений на выходе усилителя от времени с .

Устройство содержит первый переключатель 1,нагреватель 2,усилитель 3 второй переключатель 4, аналоговый ключ 5, первую схему б сравнения, триггер 7, цифровой регистратор, состоящий из генератора 8 опорной частоты, ключа 9, счетчика 10 и блока 11 цифровой индикации, транзисторы 12 и 13, одновибратор 14, делитель 15 напряжения, генератор 16 импульсов, схему И 17, счетчик 18 импульсов, кодоуправляемую резистивную матрицу 19, вторую схему 20 сравнения и дополнительный триггер 21.

На фиг. 2 обозначены кривые 22-24 соответственно зависимостей напряжений от времени на выходах усилителя 3, транзистора 13 и транзистора 12.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства подключают исследуемую термопару, которая установлена непосредственно на объекте и находится в среде с определенной температурой в условиях естественного теплообмена. Переключатель 1 рода работы устанавливают в положение "Измерение" (И), а второй. переключатель 4 - в положение 0 . На управляющий вход устройства подают управляющий сигнал.

)352

3 -1 04(На выходе термопары имеется уста" ( новившиеся значение сигНала пропор"

У .циональное Е >, которое после усиления усилителем 3 через переключатель 4 поступает на второй вход второй схемы 20 сравнения.

Потенциалы, поступающие на второй и. третий входы схемы И 17 соответственно с управляющего входа устройства и инверсного выхода дополнительно- )p го триггера 21, разрешают прохождение импульсов с выхода генератора 16 импульсов через схему И 17 на первый вход счетчика 18. С выхода кодоуправ- . ,ляемой резистивной матрицы 19 на первый вход второй схемы 20 сравнения поступает ступенчатонарастаюи(ее напряжение. H момент равенства сигналов, поступающих на входы второй схемы 2() сравнения, последняя вырабатывает сигнал, изменяющий состояние триггера 21. При этом блокируется состояние дополнительного счетчика 18 и на выходе кодоуправляемой резистивной матрицы 19 фиксируется потенциал, равный выходному сигналу усилителя 3.

После этого переключатель 1 рода работы переводят на определенный промежуток времени (например, 3-5 с) в положение "Нагрев" (Ну. Термопара при этом подключается к нагревател(о 2 и 30 последний при помощи переменного тока разогревает термопару до некоторой температуры, превышающей температуру среды, в которой находится тер. мопара. Ф

1", Затем переключатель 1 возвращается в исходное положение 0, а трехполюсный переключатель 4 — в положение S . .В этом положении на вход делителя 15 напряжения поступает напряже-.4р ние, пропорциональное .Е (т} исследуемой термопары, изменяющееся по закону затухающей экспоненты

Е )=E,- (a-E )-e " где (- показатель тепловой инерции; 45

t - текущее время; выходное значение усилителя в момент времени с = 0.

На второй .вход первой .схемы б сравнения поступает напряжение, пропорцио50 нальное Е . На первый axon первой схе-. мы б сравнения. через открытый транзис . тор 13 аналогового ключа 5 поступает напряжение, пропорциональное. Ul «t(4), .. исследуемой термопары, где O - коэф-. фициент деления делителя (o (1) .

В момент времени, когда текущее значение .Q .Е (1) достигает значения(ЕЕ, первая схема 6 сравнения своим выходным импульсом переводит триггер 7 в нулевое состояние, благодаря чему на управляющие входы аналогового ключа 5 поступают напряжения, закры" вающие транзистор 1? и открывающие транзистор 13. На первую схему 6 сравнения поступает напряжение, пропорциональное b E (4} исследуемой термопары (Ь вЂ” коэффициент деления 1>4 a)

При этом одновременно выходным сигналом триггера 7 замыкается ключ 9 . цифрового регистратора и на счетчик 10 с генератора 8 опорной частоты поступают импульсы, количество которых высвечивается в блоке 11 цифровой индикации.

При достижении напряжения Ь E(<) значения Ео (момент )первая схема 6.

;срабатывает вторично и переводит триггер 7 в единичное состояние., Ключ 9 размыкается, на управляющие входы аналогового ключа 5 поступают напряжения, открывающие транзистор 12 и закрывающие транзистор 13. Одновременно передним фронтом импульса первый триггер 7 запускает одновибратор 14, который формирует короткий импульс, сбрасывающий счетчик 18 и дополнительный триггер 21 в начальные состояния.

Так как в моменты времени tt и1 2 с(° E.(С()= Е „ Е (t ) = Ец, то ин" тервал времени t,в — — t, <--Ьq будет про" порционален показателю тепловой инерл

Ь (4- а) а ((-Ъ}

В процессе работы устройства ключ 9 цифрового регистратора откры" вается на время 4О триггером 7. При этом число импульсов, поступившее в счетчик 10 от генератора 8, будет пропорционально величине с, Повышение точности измерения происходит в результате более точного определения моментов времени Ф,(и 12 .

Точность отсчета моментов т.1 и определяется порогом чувствительности Ь () устройства сравнения и углом, который образует касательная к экс" поненциально изменяющейся кривой в точке ее г(ересечения с прямой, парал" лельной оси абсцисс. В устройстве в моменты Е1 и 1 касательные расположены под одним углом, вследствие чего при постоянном пороге чувствительности.л U за время t о исключается погрешность, обусловленная наличием порога чувствительности схемы сравнения.

S 3040352 Ф

Иовывение быстродействия измерения происходит благодаря тому, что по сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве уменьиено значение коэффициента пропорциональности между 1о 5 иФ..

Введение в устройство генератора импульсов, второй схемы сравнения, дополнительного триггера, счетчика импульсов, кодоуправляемой резистивной матрицы и схемы И позволяет повысить точность и быстродействие измерения.

1040352

Составитель В..Куликов

Редактор А. Огар Техред,М.Тепер Корректор А. Зимокосов

Заказ 6917/45 Тираж 873. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

33,, -3, ®илиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4