Устройство для определения теплофизических характеристик материалов

 

Изобретение относится к технической физике, в частности к тепловым испытаниям, и может найти широкое применение в народном хозяйстве при контроле качества.искусственных материалов и изделий из них. Изобретение позволяет повысить точность измерения теплофизических характеристик материалов без нарушения целостности исследуемого образца. Устройство для определения теплофизических характеристик материалов содержит зонд-термоприемник в виде полуограниченного в тепловом отношении тела, на контактной поверхности которого смонтированы линейный проволочный нагреватель и.две термопары, равноотстоящие от линии действия источника тепла, блока электропитания , соединенный с нагревателем. В устройство введены термопара, расположенная внутри материала термозонда на заданном расстоянии (l- 2 мм) от линии действия нагревателя, аналого-цифровые преобразователи, подсоединенные соответственно к выходам термопар, микропроцессор, первьш и, второй управляемые делители частоты , блок ввода-вывода, делитель частоты , элемент 2И-НЕ, причем-аналогоцифровые преобразователи включают последовательно соединенные компаратор , элемент задержки и счетчик. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с (О (Л fo :А9 35 :о :л :д

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 N 25/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3782350/24-25 (22) 28.06.84 (46) 07.06.86. Бюл. Ф 21 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) В.Н. Чернышов, Е.И. Глинкин и Т.И. Рожнова (53) 536.6(088.8) (56) Фомин С.Л. и др. Расчет конструкций подземных сооружений: Сборник. Киев: Буд вельник, 1976, с. 66-71.

Авторское свидетельство СССР

11 949449, кл. G 01 N 25/18, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 834480, кл. G 01 N 25/18, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к технической физике, в частности к тепловым испытаниям, и может найти широ- . кое применение в народном хозяйстве при контроле качества искусственных материалов и изделий из них, Изобретение позволяет повысить точность измерения теплофизических характеристик материалов без нарушения целостности исследуемого образца. Устройство для определения теплофизических характеристик материалов содержит зонд-термоприемник в виде полуограниченного в тепловом отношении тела., на контактной поверхности которого смонтированы линейный проволочный нагреватель и, две термопары, разноотстоящие от линии действия источника тепла, блока электропитания, соединенный с нагревателем. В устройство введены термопара, расположенная внутри материала термозонда на заданном расстоянии (1—

2 мм) от линии действия нагревателя, аналого-цифровые преобразователи, подсоединенные соответственно к выходам термопар, микропроцессор, первый и. второй управляемые делители частоты, блок ввода †выво, делитель частоты, элемент 2И-НЕ, причем аналогоцифровые преобразователи включают последовательно соединенные компаратор, элемент задержки и счетчик.

1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1236355

Изобретение относится к области теплофизических измерений, в частности к устройству для определения теплофизических характеристик материалов, и может быть использовано в химической, строительной и других отраслях народного хозяйства для

Ф контроля качества изделий в лабораторных и натурных условиях эксплуатации.

Цель изобретения — повышение точности определения теплофизических характеристик материала без нарушения целостности исследуемого образца.

На фиг. приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схема аналого-цифрового преобразователя.

Устройство (фиг. 1) содержит зондтермоприемник 1 в виде материала с известными теплофизическими характеристиками (а, S ), на контактной э поверхности зонда смонтирован линейный проволочный нагреватель 2 и две термопары 3 и 4 на расстоянии х и х от линии действия нагревателя, третья термолара 5, расположенная внутри материала термозонда 1 на расстоянии х от линии действия на" гревателя 2. Зонд-термоприемник приведен в контакт с материалом исследуемого образца с неизвестными характеристиками (а4} . Выходы термопар 3-5 и нагреватель 2 соединены .соответственно через аналого-цифровые преобразователи 6 и блок 7 электропитания с микропроцессором 8 и блоком 9 ввода-вывода. Устройство также содержит управляемые делители

10 и 1! частоты, делитель 12 частоты и элемент 13 2И-HE.

Аналого-цифровой преобразователь (фиг. 2) содержит компаратор 14, элемент 15 задержки и счетчик 16.

В исходном состоянии делитель 12 частоты обнулен, элемент 13 закрыт нулевым потенциалом, поСтупающим с выхода делителя !2 частоты.

Устройство работает следующим образом.

Зонд-термоприемник 1 приводят в контакт с исследуемым материалом и выдерживают его до выравнивания температур в плоскости их контакта.

При этом ЭДС термопар преобразуется аналого-цифровыми преобразователями

6 в код М,, где i=1, 2, 3, и регистрируется в стеконых регистрах микропроцессора 8. Измерения осуще5 !

50 ствляют после выполнения условия

N,=-N =N, контроль температур

Т,(х1, ), Т (х, ° ), ТЭ(xl, ) термопар 3-5 в коде N осуществляю1ся ! оператором через устройство 9 вводавывода.

В момент равенства температур Ti оператором через устройство 9 вводавывода заводится в постоянную память микропроцессора 8 код Н4, который в позиционном виде поступает в делитель 12 частоты. Предварительно в управляемые делители 10 и 11 аналогично оператором вводится код N5.

Причем в момент равенства кодов

7 В

Н5 в делителях 10 и 11, т.е. N =N на тактовом выходе микропроцессора

8 формируется единичный потенциал, Y В в противном случае (N 9 N ) — нулевой. После введения кода N на выходе делителя 12 появляется единичный потенциал, элемент 13 открывается и на его выходе формируются тактовые импульсы. При этом через блок 9 ввода-вывода включается блок 7 нагрева и на линейный нагреватель 2 поступает в импульсе мощность Я, которая поглощается зондом-термоприемником 1 и исследуемым материалом. Избыточная температура Ti непрерывно преобразуется блоками 6 в код N и запомина1 ется в стеках микропроцессора 8.

Тактовые импульсы организуются посредством изменения кодов N, N ,т в

5 (например, операция вычитания) в делителях 10 и 1! и сопоставлении их во времени микропроцессором 8. Запись кодов 11; осуществляется с частотой

rä /Nв (где F — частота следования импульсов на тактовом выходе микропроцессора 8) . Частота F /N =.Fo/N<

8 7

0 э о поступает на делитель 12 и уменьшает с каждым импульсом в нем код на единицу. В момент обнуления делителя

l 2 =Мд М5 "0 (rpe "о = /Ро время переключения базовых элементов) элемент 13 закрывается, а в микропроцес-. соре 8 вычисляются теплофизические характеристики исследуемого материала а, 9 .

Результаты вычислений хранятся в памяти микропроцессора 8 и вызываются оператором на блок 9 вводавыв ода „

Следующий цикл измерения осуще-. ствляется описанным образом при вве-, дении кода N в делитель 12.

Тираж 778

Заказ 3082/45

Подпис ное

ВНИИПИ

Производст=.. -полиграф. пред-е, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 12

В устройстве аналого-цифровые преобразователи б работают в режиме следящей обратной связи, используют эффект переключения базовых элементов (насыщения и рассаеывания носителей транзисторов).

Погрешность определения теплофизических характеристик материалов в предлагаемом устройстве значительно меньше, чем в известном.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для определения теплофизических характеристик материалов, содержащее зонд-термоприемник в виде полуограниченного в тепловом отноше— нии тела, на контактной поверхности ,которого смонтированы линейный нагреватель и два измерителя температуры, равноотстоящие от линии действия нагревателя, и блок электропитания, соединенный с нагревателем, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий измеритель температуры, расположенный внутри зонда-термоприемника на заданном расстоянии от линии действия нагревателя, аналогоцифровые преобразователи, подключенные к выходам измерителей температуры, микропроцессор, первый и второй управляемые делители частоты и блок

36355 4 ввода-вывода, информационные входы и выходы которых соединены с соответствующими управляющими выходами и входами микропроцессора, делитель частоты, соединенный информационными входами с управляющими выходамь микропроцессора, элемент 2И-НЕ, входы которого объединены соответственно с тактовым выходом микропроцесtO сора и выходом делителя частоты, а выход — с контрольным входом блока ввода-вывода и счетными входами первого и второго управляемых делителей частоты, выходы которых соот-!

5 ветственно соединены с входами управления аналого-цифровых преобразователей и счетным входом делителя частоты, причем выход управления блока ввода-вывода подключен к входу

2р управления блока электропитания.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что аналогоцифровые преобразователи включают последовательно соединенные компа25 ратор, элемент задержки и счетчик, установочный вход последнего служит входом управления, а выходы являются информационными выходами преобразователей, счетный вход счетчика соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к входу измерения аналого-цифровых преобразователей.