Измеритель нестационарного теплового потока

 

Изобретение относится к теплометрии и позволяет повысить точность и помехоустойчивость измерений нестационарного теплового потока. При воздействии на чувствительный элемент теплового потока на его выходе образуется сигнал, пропорциональный разности температур приемной и обратной поверхностей чувствительного элемента 1. Этот сигнал усиливается, преобразуется в частоту и поступает на счетный вход счетчика 4. Температура приемной и обратной поверхностей чувствительного элемента измеряется термоэлектрическими преобразователями 5,6 и 7, усиливается, преобразуется в частоту следования импульсов и поступает на счетный вход реверсивного счетчика 10. Работой счетчиков 4 и 10 управляет формирователь 11 временных интервалов. Выходные коды счетчиков 4 и 10 поступают на соответствующие входы сумматора 14, Результат измерения, образующийся на выходе сумматора 14, высвечивается на цифровом индикаторе 15. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) Q 01 К 17/08

ГОСУДАР СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPM ГКНТ CCCI

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4845797/10 (22) 24.04,90 (46) 23.04,92. Бюл. N 15 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А,Г.Протасов, B.M,Ñèíåãëàçoâ и В.И.Цедик (53) 536.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 958880, кл, G 01 К 1?/08, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1024751, кл. G 01 К 17/08, 1983, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСТАЦИОНАРНОГО

ТЕПЛОВОГО ПОТОКА (57) Изобретение относится к теплометрии и позволяет повысить точность и помехоустойчивость измерений нестационарного теплового потока, При воздействии на чувИзобретение относится к теплометрии и может быть использовано в энергетике, металлургии, машиностроении и других областях народного хозяйства для измерения нестационарных тепловых потоков.

Известно устройство для измерения нестационарного теплового потока, содержащее чувствительный элемент и вычислитель величины нестационарного теплового потока. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения нестационарного теплового потока, содержащее чувствительный элемент, вы Ж„„1728681 Al

I ствительный элемент теплового потока на его выходе образуется сигнал, пропорциональный разности температур приемной и обратной поверхностей чувствительного элемента 1, Зтотсигнал усиливается, преобразуется в частоту и поступает на счетный вход счетчика 4, Температура приемной и обратной поверхностей чувствительного элемента измеряется термоэлектрическими преобразователями 5,6 и 7, усиливается, преобразуется в частоту следования импульсов и поступает на счетный вход реверсивного счетчика 10. Работой счетчиков 4 и

10 управляет формирователь 11 временных интервалов. Выходные коды счетчиков 4 и

10 поступают на соответствующие входь, сумматора 14. Результат измерения, образующийся на выходе сумматора 14, высвечивается на цифровом индикаторе 15. 2 ил, полненный в виде гипертермопары, выход которой через усилитель подключен к первому входу сумматора, три последовательно соединенных термоэлектрических преобразователя, два из которых закреплены на приемной, а третий на обратной поверхности чувствительного элемента. Недостатком предлагаемого устройства является низкая точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения нестационарного теплового потока, На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя нестационарного теплового потока.

1728681

Устройство для измерения нестационарного теплового потока содержит чувствительный элемент 1, выполненный в виде гипертермопары и соединенный через усилитель 2 и преобразователь напряжение-частота 3 со счетным входом счетчика 4, последовательное соединение термоэлектрических преобразователей 5,6 и 7, выходы которых через второй усилитель 8 и второй преобразователь напряжение-частота 9 соединены со счетным входом реверсивного счетчика 10, первый и второй управляющие входы которого соединены непосредственно с первым и вторым выходом формирователя временных интервалов 11, а третий через линию задержки 12 с третьим выходом формирователя, вход которого подключен к генератору тактовых импульсов 13, сумматора 14, и выходов которого соединены с цифровым индикатором 15, а первые и вторые и входов с выходами реверсивного счетчика 10 и счетчика импульсов 4.

В предлагаемом устройстве величина теплового потока определяется по формуле

Q = — (tp1 — tb1) + — X

Л псЬ

Х (2 то1 + tb) ) — (2 toy + tbsp ) где il, с,р, Ь вЂ” коэффициент теплопроводности, теплоемкость, удельная плотность и толщина чувствительного элемента;

,, tb — температура приемной и обратной поверхности чувствительного элемента в момент времени т1;

to2, ь2 — температура приемной и обратной поверхности чувствительного элемента в момент времени т2;

Л г =т1 — т2.

Устройство для измерения нестационарного теплового потока работает следующим образом.

При воздействии на чувствительный элемент теплового потока на его выходе образуется сигнал, пропорциональный разности температур приемной и обратной поверхности (t< - tb), который усиливается усилителем 2 в /Ь раз и далее поступает на преобразователь напряжение-частота 3, На выходе преобразователя 3 появляется последовательность импульсов, частота коА торых пропорциональная величине — (to -tb).

Эти импульсы подаются на счетный вход счетчика импульсов 4.

Температура приемной и обратной поверхностей чувствительного элемента измеряется термоэлектрическими преобразователями 5,6 и 7. Суммарный сигнал с этих преобразователей, пропорциональный величине (2to + tb), усил ивается усилителем 8 в - раз и поступает на оcd

5 второй преобразователь напряжение-частота 9, С выхода преобразователя 9 последовательность импульсов, с частотой, оcb пропорциональной (2со + tb), по10 ступает на счетный вход реверсивного счетчика 10.

Работой реверсивного счетчика 10 и счетчика импульсов 4 управляет формирователь временных интервалов 11, который из

15 тактовых импульсов, поступающих от генеpampa 13, формирует три последовательности управляющих импульсов.

На первом и втором выходах форирователь 11 образует импульсы длительностью 1

20 с, с периодом следования Т. Длительность импульсов на третьем выходе формирователя 11 равна 1/fT и период Т.

Счетчик импульсов 4 и реверсивный счетчик 10 работает следующим образом.

25 В момент времени т1 управляющий импульс со второго выхода формирователя 11 поступает на первый управляющий вход счетчика 4 и второй управляющий вход ре30 версивного счетчика 10. При наличии этого импульса на управляющих входах оба счетчика 4 и 10 суммируют импульсы, поступающие на их счетный вход. Далее, в момент времени т2 управляющий импульс с перво35 го выхода формирователя 11 будет поступать на первый управляющий вход реверсивного счетчика 10, который вычитает импульсы, поступающие на его счетный вход, Таким образом, к моменту тз счетчик

40 импульсов 4 зафиксирует число, пропорциональное Л/Ь(to — tbt ), а реверсивный счетчик 10 — число, пропорциональное ,ос Ь ((2 tp) + tbt ) - (2 toy + ь2 Ц, что будет соответствовать сумме удвоенной скорости измерения температуры приемной и скорости изменения температуры обратной стороны чувствительного элемента за время

50 t< — гг и умноженной на, Оба эти всЬ числа подаются на входы и-разрядного сумматора, имеющего 2п входов, который определяет их сумму. В момент времени гз управляющий импульс с третьего выхода формирователя 11 поступит на управляющие входы цифрового индикатора 15 и сумматора 14, а через линию задержки 12 на второй управляющий вход счетчика импульсов 4 и третий управляющий вход реверсивного счетчика 10. Цифровой индикатор 15

1728681 высветит на своем табло результат суммирования, т.е. число, пропорциональное нестационарному тепловому потоку g.

Управляющий импульс с третьего выхода формирователя 11, пройдя через линию временной задержки 12, сбрасывает счетчик импульсов 4 и реверсивный счетчик 10 в нулевое состояние и подготовляет схему для следующего измерения, Линия временной задержки 12 необходима для того, чтобы разнести во времени операцию записи числа с выхода сумматора 14 в цифровой индикатор 15 и операцию обнуления обоих счетчиков.

Формула изобретения

Цифровой измеритель нестационарноlo теплового потока, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде гипертермопары, подключенной выходом к усилителю, три последовательно соединенных термоэлектрических преобразователя, два из которых закреплены на приемной, а один — на обратной поверхности чувствительного элемента, сумматор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные второй усилитель, 4 преобразователь напряжение-частота и реверсивный счетчик, последовательно соединенные второй . преобразователь напряжение-частота, подключенный вхо5 дом к выходу первого усилителя, и счетчик, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и формирователь временных интервалов, линия задержки и цифровой индикатор, соединенный входами с

10 выходами сумматора, при этом формирователь временных интервалов подключен первым выходом к первому управляющему входу реверсивного счетчика, вторым выходом ко второму управляющему входу ревер15 сивного счетчика и к первому управляющему входу счетчика, третьим выходом к управляющим входам сумматора и цифрового индикатора непосредственно, а к третьему управляющему входу реверсив20 ного счетчика и ко второму управляющему входу счетчика через линию задержки, выходы реверсивного счетчика и счетчика подключены соответственно к первой и второй группам входов сумматора, свободные кон25 цы цепочки из последовательно соединенных термоэлектрических преобразователей подключены ко входам второго усилителя, 1728681

3 г з I

Составитель А. Протасов

Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Редактор Н. Козлова

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

Заказ 1400 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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