Устройство для определения динамических характеристик термопреобразователей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании прецизионных устройств для определения динамических характеристик малоинерционных термопреобразователей.- Цель изобретения - повышение точности определения динамических характеристик в условиях неизотермических потоков. Нагреватель 1, датчик 11 температуры потока и испытуемый термопреобразователь 19 помещаются в поток газа так, чтобы поток набегал сначала на датчик 11, затем проходил через нагреватель 1 и попадал на термопреобразователь 19. Выходные сигналы, пропорциональные температуре омывающего потока и температуре нагревателя, обрабатываются электронной схемой. Электронная схема путем увеличения или уменьшения тока через нагреватель 1 поддерживает температуру потока, поступающего на испытуемый термопреобразователь, на требуемом уровне вне зависимости от колебаний температуры. 1 ил. w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (зол G 01 К 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4690478/10 . (22) 10.05.89 (46) 23.04.91. Бюл. hh 15 (71) Донецкий государственный университет (72) П.И.Савоатенко и С.П.Сербин (53) 536.53 (088.8) (56) Еремин Г.П, и др. Анализ системы для одновременного измерения скорости и температуры потока. Тезисы докл. Il Всесоюзного совещания "Экспертные методы и аппаратура для исследования турбулентности", — Новосибирск, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 672517, кл. 6 01 К 15/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕ РИСТИ К ТЕ РМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при

„„Я „„1643958 А1 создании прецизионных устройств для определения динамических характеристик малоинерционных термопреобраэователей:

Цель изобретения — повышение точности определения динамических характеристик в условиях неизотермических потоков. Нагреватель 1, датчик 11 температуры потока и испытуемый термопреобраэователь 19 помещаются в поток газа так, чтобы поток набегал сначала на датчик 11, затем проходил через нагреватель 1 и попадал на термопреобраэователь 19. Выходные сигналы, пропорциональные температуре омывающего. потока и температуре нагревателя, обрабатываются электронной схемой. Электронная схема путем увеличения или уменьшения тока через нагреватель 1 поддерживает температуру потока, поступающего на испытуемы термопреобразователь, на требуемом уровне вне зависимости от колебаний температуры. 1 ил.

1643958

Изобретение относится к метрологической измерительной технике и может быть использовано при создании прецизионных устройств для определения динамических характеристик малоинерционных термопреобразователей термометров сопротивления, термоанемометров, измерителей тепловых потоков и т.п.

Цель изобретения — повышение точности формирования температуры омывающего потока в условиях неизотермических потоков.

На чертеже представлена блок-схема устройства, Устройство содержит нагреватель 1, включенный последовательно с опорным резистором Ron 2, дифференциальный усилитель (ДУ) 3, к входам которого подключены оба входа нагревателя 1, последовательно соединенные сумматор 4, усилитель 5 и первый ключ 6, соединенный выходом с одним из входов нагревателя 1, блок 7 защиты, содержащий компаратор 8 и включенный с ним последовательно второй ключ 9, блок

10 термоинвариантности (БТИ), датчик 11. температуры, соединенный одним входом с источником 12 постоянного тока, другим— с общим приводом устройства, причем оба входа датчика 11 температуры подключены к соответствующим входам термометра

1.3 сопротивления (ТС), первый перемножитель 14, соединенный одним из входов с выходом ТС 13, блок 15 управляющего напряжения (БУН), состоящий из последовательно включенных генератора 16 переменного напряжения (ГПН), регулятора 17 уровня и амплитуды, (РУА) и второго перемнажителя 18, к другому входу которого подключена точка соединения нагревателя 1 и R< и 2, при этом выход ДУЗ одновременно подключен к первому входу компаратора 8 и первому входу сумматора

4, второй вход которого соединен с вторым входом компаратора 8 и другими входами первого 14 и второго 18 перемножителей, третий вход подключен к выходу второго ключа 9 блока 7 защиты, а четвертый и пятый входы соединены соответственно с выходами первого 14 и второго 18 перемножителей, Устройство работает следующим образам.

Нагреватель Rv 1, датчик 11 температуры и испытуемый термопреобразователь 19 помещаются в поток газа так, что поток набегает сначала на датчик 11, затем проходит через Rv 1 и попадает соосно на термопреобразователь 13. Конструктивно R, 1 представляет собой совокупность параллельно включенных злектрически и закрепленных

40

О 11 к 202 0, URv < 202 (2) 45

5

30 на опорах-токоподводах микропроволочных злементов (МЭ), т,е. является по существу сеткой из МЭ, Чувствительный элемент (ЧЭ) датчика 1 должен быть коллинеарен МЭ и 1, а ЧЭ преобразователя 19 для обеспечения лучшей восприимчивости к пульсациям температуры Я потока, создаваемых нагревателем Rv 1, пересекается с МЭ Rv 1 под прямым углом в плоскости, параллельной сетке МЭ Rv 1. ЧЭ датчика 11 температуры может выполняться также в виде нескольких МЭ, но в большинстве случаев из одного. Ток, протекающий через Rv 1, создает на нем, как на резисторе, падение напряжения, преобразуемое и инвертируемое ДУ 3 в сигнал UR„, поступающий на первый вход сумматора 4. На второй вход сумматора 4 поступает напряжение с опорного резистора 2 02, на третий вход — напряжение, вырабатываемое блрком 7 защиты

Ug<, на четвертый вход — напряжение с БТИ 10

Оьти, на пятый вход — напряжение с БУН 15

Оупр. Поскольку сумматор 4 входит в петлю отрицательной обратной связи (ООС), образуемую усилителем 5, ключом 6, Rv 1 и ДУ 3, то получающаяся в нем алгебраическая сумма указанных напряжений поддерживается в нормальном режиме равной нулю в соответствии со следующим выражением, описывающим работу устройства

0 Rv — IRv = 02 + Обл+ ОБТИ + Оупр (1) где i — ток, текущий через Rv 1 и опорный резистор R2; 06п вырабатывается в блоке 7 защиты с помощью компаратора 8, выходной сигнал Ок которого образуется в соответствии с правилами: и второго ключа 9. который под воздействием Ок обеспечивает прохождение напряжения Обп = 1(0 ) на сумматор 4 и через усилитель 5 на первый ключ 6, запирая его и тем самым абесточивая цепь нагревателя Rv 1, что предохраняет нагреватель 1 от перегорания при несанкционированном увеличении напряжения на Rv 1 выше допустимого значения, соответствующего перегреву а = RvmaxlRz 2, при котором уже может возникать опасность разрушения

M3 Rv 1.

Напряжение Обти на выходе БТИ 10 получается с помощью перемножителя двух сигналов на первом перемножителе 14: одного, поступающего с опорного резистора

Rz, т,е, Uz = IRz, другого — с выхода ТС 13, 1643958 температурных пульсаций Оя с помощью предлагаемого устройства достигает 100 С на расстояниях 1 мм от Rv 1 в диапазоне частот 0 — 3 10 Гц, который преобразует изменения сопротивления датчика 11, пропорциональные температуре потока Bq, в адекватные им изменения напряжения за счет того, что 6рез датчик 11 от источника 12 постоянного тока, работающего в режиме генератора тока, протекает стабильный по величине ток, т,е, выходной сигнал ТС 13 пропорционален

Oq. Оьти-l Оц, поданное в сумматор 4, компенсирует температурную часть падения напряжения на нагревателе Rv 1, так как известно, что его сопротивление, точнее его

МЭ, изменяется в первом приближении (на практике этого достаточно) от скорости v u температуры Оя аддитивно, как и от других воздействий, в данном случае от Uynp

Последнее слагаемое в (1) получается следующим образом; ГПН 16 вырабатывает

СИГНаЛ СИНУСОИдаЛЬНОИ формЫ Ur var,ЧаСТОта которого может перестраиваться по заданному закону в требуемом: частотном диапазоне. Размах (амплитуду) сигнала (ГПН) 16 и величину его постоянной составляющей Ur, которая позволяет задавать минимальный уровень температуры Rv 1, т.е. его температуру О qv v) О я, .относительно установившейся температуры потока Оц, позволяет устанавливать РУА 17. Сигнал с выхода РУА 17, пропорциональный (Ur +

+Ur var), поступает на один из входов второго перемножителя 18, на другой вход которого подается с опорного резистора R2

НаПРЯжЕНИЕ 02 =!Я2, Т,Е. Оупр l(Ur + Ur var), и поданное в сумматор 4 обеспечивает пропорциональность изменений сопротивления M3 Rv 1 в соответствии с законом изменения выходного сигнала ГПН 16 с обеспечением инвариантности по ОтношеНИЮ К 0я И Ч ПотОКа.

Таким образом, устройство позволяет получать пульсации температуры омывающего потока О с заданной амп-итуI дой, формой и частотой, причем характеристики пульсаций Оц сохраняI ются неизменными с. точностью не хуже

3% в условиях неизотермичности потоков с ОяЕ(-50; +100j С и v 6(0,2; 50) м/с, а также при наличии собственных пульсаций температуры B

Составитель В, Редактор О. Головач Техред M.Mîðãå

Формула изобретения.

Устройство для определения динамических характеристик термопреобразователей, содержащее опорный резистор, 10 подключенньй между первым входом нагревателя и общей шиной устройства, а своей точкой соединения с входом нагревателя — к первому входу дифференциального усилителя, генератор переменного напря15 жения и источник постоянного тока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повь шения точности в условиях формирования температуры Омывающего потока неиэотермических потоков, в него введены термометр

20 сопротивления с параллельно включенным датчиком температуры потока, подключенным первым выводом к источнику постоянного тока, а вторым — к общей шине устройства, первый перемножитель, соеди25 ненный первым входом с выходом термометра, последовательно соединенные сумматор, усилитель и первый ключ, выходом подключенный к второму входу дифференциального усилителя, последовательно сое30 диненные регулятор уровня и амплитуды, подключенный к выходу генератора переменного напряжения, и первый перемножитель, последовательно соединенные компаратор и второй ключ, а.также второй перемножи35 тель, причем выход дифференциального усилителя подключен к первому входу компаратора и к первому входу сумматора, вторым входом подключенного к первому входу дифференциального усилителя и второму

40 входу компаратора, выход второго ключа подключен к третьему входу сумматора, четвертым входом подключенного к выходу . второго перемножителя, соединенного первым входом с выходом термопреобра45 зователя сопротивления, а вторым входом — с вторым входом компаратора и вторым входом первого перемножителя, выходом подключенного к пятому входу сумматора.

Ярыч нтал

Корректор Н. Король

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1233 .. Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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