Устройство для измерения тепловых потоков

 

Изобретение относится к тепло-; вым измерениям и предназначено для использования в теплотермических системах и системах управления тепловыми процессами различного назначения . Цель изобретения - повьшение . .точности измерения теплового потока на границе установки первого термопреобразователя (Т). Устройство содержит Т 1 и 2, установленные на противоположных границах первого преоб (Л иг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАУИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

092 (И) (51) 4 G 01 К 17/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPblTPM

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИД ГГЕЛЬСТВУ

/g (21) 3786065/24-10 (22) 31.08.84 (46) 07.06.86. Бвл. У 21 (71) Институт технической теплофизики АН УССР (72) С.А.Сергеев (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1024751, кл. G 01 K 17/08, 1981

Азим Ю.И. и др. О.применении консервативного разностного уравнения для определения тепловых потоков.

Инженерно-физический журнал, т. XLYX, У 4, 1984, с. 670-676. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к тепло-, вым измерениям и предназначено для использования в теплотермических системах и системах управления тепловыми процессами различного назначения. Цель изобретения — повышение ,точности измерения теплового потока на границе установки первого термопреобразователя (Т). Устройство со" держит Т 1 и 2, установленные на противоположных границах первого преобраэователя 3, выполненного в виде пластины, масштабные усилители 4 и

5, фиксирующий элемент 6, схему 7 вычитания, фильтр 8 и сумматор 9.

Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить ошиб1236335 ку измерения, вызванную неточным нахождением распределения температуры по толщине пластины преобразователя 3. Описано также устройство, позволяющее определить тепловой поток на границе установки термопреобразователя. 1 з.п. фи-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области тепловых измерений и предназначено для использования в теплометрических системах и системах управления тепловыми процессами различного назначения.

Цель изобретения — повышение точности измерения теплового потока на границе установки первого термопреобразователя путем уменьшения ошибки измерения, вызванной неточным нахождением распределения температуры по толщине пластины, а также определе-. ние теплового потока на границе установки второго термопреобразователя.

На фиг. 1 показана схема устройства для измерения теплового потока на одной из границ; на фиг. 2 — схема устройства для измерения теплово" го потока на обеих границах, Устройство содержит два термопреобразователя и 2, например термоэлектрических, установленных на противоположных границах первичного преобразователя 3, выполненного в виде пластины толщиной () с геплопроводностью, первый 4 и второй 5 масштабные усилители, первый форсирующий элемент 6, первую схему 7 вычитания, фильтр 8 и сумматор 9.

Форсирующий элемент должен иметь передаточную функцию вида

S/2 + .... + Б /(2n)!

S/6 + + Б" (2п + 1)( а фильтр — передаточную функцию вида

W (р) Р)" 1 + Б/6 +...+ S /(2m + 1)! (2) где Б p%) /а, a g/Ñ вЂ” коэффициент температуропроводности пластины 3, С вЂ” теплоемкость пластины, р — аргумент преобразования по Лапласу, и и

m — целые числа.

Для и =: 1 форсирующий элемент b может быть реализован в виде усилителя с коэффициентом усиления, равным 3, и дифферецирующей РС-цепочкой

5 на входе (RC () /6 а) . Фильтр для т = 1 может быть реализован в виде интегрирующей RC-цепочки с параметрами RC = () /ба.

Для и 1 и m ) 1 форсирующий элемент 6 и фильтр 8 Могут бьггь реализованы с помощью усилителей и пассивных элементов — резисторов, емкостей и конденсаторов.

Устройство работает следующим образом.

Коэффициенты усиления усилителей

4 и 5 устанавливаются такими, чтобы сигналы иа выходе усилителей равнялись величинам (ф/1)С и (Я/3) д э где t и " температуры в местах

1 ф установки термопреобразователей 1 и

2. С выхода усилителя 4 сигнал подается на первый вход схемы 7 вычитания и вход форсирующего элемента 6, с выхода которого сигнал поступает на сумматор 9 с коэффициентом передачи, равным единице. С выхода усилителя 5 сигнал подается на второй вход схемы 7 вычитания, с выхода коЗО торой поступает через фильтр 8 на второй вход сумматора.

После включения устройства и завершения переходных процессов, вызванных включением устройства, выходной сигнал суматора в операторной форме равен

q (p) = — pt (p) — t (p) x

Ъ Г4 « р (г

"" х У „(р) + t (p) W+>(p)) (>)

Устройство в приближении S" Б реализует точную зависимость, связывающук) тепловой поток на первой границе с температурами на первой и второй границе

"" =М" " " .Ф вЂ” с (р) — . (4)

Эта зависимость получена при точном решении задачи распространения теплового потока через пластину с заданными параметрами.

Для определения температуры на двух границах (фиг. 2) устройство может быть дополнено вторым формирующим элементом 10 с передаточной функцией, аналогичной передаточной функции форсирующего элемента б, и второй схемой 11 вычитания, причем второй форсирующий элемент включен между выходом второго масштабного усилителя 5 и вторым входом второй схемы 11 вычитания.

При этом выходной сигнал схемы

11 в операторной форме равен

q (р) = — t (р) — e", (р) х х ю ц(р) + с» (р)н (р),, (5) т.е, реализуется (в приближении S, S ) точная зависимость между тепловым потоком на второй границе и температурами на границах а» 4г- РЯ (p) = (p) ° 4 — с, (р) -„ — . (6) Г

При реализации устройства значение параметров следует выбирать из условия обеспечения допустимой погрешности измерения Я на максимальной рабочей частоте u:

1 Г Т2" п> —,1 — — m=n

2faf

23633> ф

Ф о р м у л а и з о б р е т е н н я

1. Устройство для измерения тепловых потоков, содержащее два термапреобразователя, установленных на противоположных границах первичного преобразователя, выполненного в виде пластины, дна масштабных усилителя и сумматор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения теплового потока на границе установки первого термопреобразователя путем уменьшения ошибки измерения, вызванной неточным

15 нахождением распределения температуры по толщине пластины, в .него введены первая схема вычитания, фильтр и первый форсирующий элемент, выход которого соединен с первым входом

20 сумматора, а вход подключен к выходу первого масштабного усилителя, вход которого соединен с выходом первого термопреобразователя, при этом выход

Г первой схемы вычитания подключен через

25 фильтр к второму входу сумматора, а входы соответственно соединены с выходом первого масштабного усилителя и выходом второго масштабного усилителя, вход которого подключен к выходу вта30 рога термопреобразователя.

2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения теплового потока на границе установки второго термопреобразо" вателя, в него введены второй форсирующий элемент и вторая схема вычитания, первый вход которой соединен с выходом фильтра, а второй вход

40 через второй форсирующий элемент соединен с выходом второго масштабного усилителя.

1Z3C 33>

Составитель В. Куликов

Техред Г„Гербер Корректор М.Максимишинец

Редактор А.Козориэ

Заказ 3081/44

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие., г.ужгород, ул.Проектная, 4