Устройство для измерения нестационарного теплового потока

 

Изобретение относится к тепловым измерениям и может использоваться при исследовании процессов теплообмена в металлургии, энергетике и других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение метрологической точности измерений . Устройство содержит чувствительный элемент 1 (гипертермопару), на обратной поверхности которого закреплен термоэлектрический преобразователь 2, первый усилитель 3, включенный между выходом чувствительного элемента и первым входом первого сумматора 4, второй усилитель 5, включенный между выходом преобразователя 2 и первым входом второго сумматора 6, к второму входу которого подключен выход чувствительного элемента . Выход второго сумматора через дифференциатор 7 подсоединен к второму входу первого сумматора, выход которого является выходом первого устройства. Введение второго усилителя и второго сумматора и соответствующее выполнение связей между ними и остальными элементами устройства позволяют повысить метрологическую точность измерения за счет исключения погрешности , связанной с размещением термообразователей приемной (передней) поверхности чувствительного элемента, вносящей искажения в исследуемый нестационарный тепловой поток, а также за счет соответствующего выбора коэффициентов передачи KI и «2 второго усилителя и дифференциатора при калибровке устройства - контрольных испытаниях при воздействии заданного эталонного нестационарного теплового потока. 1 ил. Ј О 00 о СА)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 К 17/08

ГОСУДАРСТВЕН.НЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4668531/10 (22) 04.01.89 (46) 23.10.91. Бюл. М 39 (71) Институт технической теплофизики АН

УССР (72) С.А.Сергеев (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 1024751, кл. G 01 К 17/08, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА . (57) Изобретение относится к тепловым измерениям и может использоваться при исследовании процессов теплообмена в металлургии, энергетике и других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения— повышение метрологической точности измерений. Устройство содержит чувствительный элемент 1 (гипертермопару), на обратной поверхности которого закреплен термоэлектрический преобразователь 2, первый усилитель 3, включенный между выходом чувствительного элемента и первым входом первого сумматора 4, второй усили.. Ж 1686317 А1 тель 5, включенный между выходом преобразователя 2 и первым входом второго сумматора 6, к второму входу которого подключен выход чувствительного элемента. Выход второго сумматора через дифференциатор 7 подсоединен к второму входу первого сумматора, выход которого является выходом первого устройства. Введение второго усилителя и второго сумматора и соответствующее выполнение связей между ними и остальными элементами устройства позволяют повысить метрологическую точность измерения за счет исключения погрешности, связанной с размещением термообразователей приемной (передней) поверхности чувствительного элемента, вносящей искажения в исследуемый нестационарный тепловой поток, а также за счет соответствующего выбора коэффициентов передачи К1u Кг второго усилителя и дифференциатора при калибровке устройства— контрольных испытаниях при воздействии заданного эталонного нестационарного теплового потока, 1 ил.

1686317

Изобретение относится к тепловым измерениям и может найти применение при исследовании процессов теплообмена в металлургии, энергетике и других отраслях народного хозяйства, Цель изобретения — повышение метрологической точности измерений.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит выполненный в виде гипертермопары чувствительный элемент 1, на обратной поверхности которого закреплен термоэлектрический преобразователь 2, первый усилитель 3, включенный между выходами чувствительного элемента

1 и первым входом первого сумматора 4, второй усилитель 5, включенный между выходами термоэлектрического преобразователя 2 и первым входом второго сумматора

6, второй вход которого связан с выходами чувствительного элемента 1, а выход через дифференциатор 7 подключен к второму входу первого сумматора 4, выход которого является выходом устройства.

Работа предлагаемого устройства основана на измерениях перепада температур на чувствительном элементе (Л с), скорости изменения этого перепада (Лт ) и скорости изменения температуры на обратной поверхности чувствительного элемента (tp p) при воздействии на приемную (переднюю) сторону чувствительного элемента нестационарного теплового потока q и определением этого потока в соответствии с расчетной формулой

Л

q = Лс + K1 p с * b тоор +

Ь

+Kg ° p "c ..ЬЛ, где Лс,р, Ь вЂ” соответственно коэффициент теплопроводности, теплоемкость, удельная плотность и толщина чувствительного элемента;

К1, Кг — постоянные коэффициенты, определяемые по результатам калибровки (контрольных испытаний) при настройке приборустройства, причем О < K> 2.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии нестационарного теплового потока q на чувствительный элемент

1 на его выходе формируется сигнал, пропорциональный величине Л t — перепаду температур на чувствительном элементе.

Этот сигнал поступает на входы первого

jl усилителя 3, где усиливается в 5 раз и выЛ ходной сигнал Лt .; подается на первый вход первого сумматора 4, Температура обратной поверхности чувствительного элемента tpsp измеряется термоэлектрическим преобразователем 2; выходной сигнал которого, пропорциональный tpsp, усиливается

К1 вторым усилителем 5 в „раз и его выходКа

К1 ной сигнал tp ð поступает на первый вход второго сумматора 6; на второй вход которого с выходов чуствительного элемента 1 приходит сигнал, пропорциональный At.

Выходной сигнал е второго сумматора будет

Ki равен я= At+tpgp . В результатедифК ференцирования этого сигнала и его усиления в Kz рс Ь раз в дифференциаторе 7 его выходной сигнал Р будет равен

P = Ка p с b е = К1 p с b tpep+

+Кг р с .bht, Сигнал /3 поступает на второй вход первого сумматора 4, где суммируется с поступаю им на его первый вход. сигналом

Л t т-, и выходной сигнал этого сумматора и всего стройства оказывается равным

Л

q = At — +P = — At + K> p c b tpQp +

b b

+ Q p - о Д и соответствует ранее приведенной расчетной формуле для определения нестационарного теплового потока.

Коэффициенты К1 и Kz подбираются и устанавливаются при калибровке (контрольных испытаниях) при воздействии на устройство эталонных нестационарных тепловых потоков q и сравнением их с выходным сигналом первого сумматора 4 до

его наибольшего совпадения с известным эталонным.

Повышение метрологической точности измерений в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом достигается за счет того, что в нем исключены погрешности, связанные с искажениями, вносимыми во входной нестационарн ый тепловой поток термопреобразователями, расположенными на приемной стороне чувствительного элемента (как это имеет место в прототипе), а также за счет установки соответствующих коэффициентов передачи К1 и Кг второго усилителя и дифференциатора по результатам калибровки устройства при воздействии эталонного нестационарного теплового потока.

Формула изобретения

Устройство для измерения нестационарного теплового потока, содержащее выполненный в виде гипертермопары чувствительный элемент, на обратной поверхности которого закреплен термоэлект1686317

Составитель А. Дехканин

Редактор А. Шандор Техред iM. -Моргентал Корректор С, Черни

Заказ 3592 Тираж Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбЪнз": "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 рический преобразователь, усилитель, включенный между выходами чувствительного элемента и первым входом сумматора, к второму входу которого подключен выход дифференциатора, а выход сумматора является выходомустройства, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью повышения метрологической точности измерений, в него введены второй сумматор и второй усилитель, включенный между выходами термоэлектрического преобразователя и первым входом

5 второго сумматора, второй вход которого связан с выходами чувствительного элемента, а выход- с входом дифференциатора.