Устройство для измерения тепловых параметров двухполюсников методом сравнения

 

Использование: для определения температурных запасов, контроля качества и отбраковки дефектных двухполюсников. Технический результат - повышение производительности устройства. Устройство для измерения тепловых параметров двухполюсников методом сравнения содержит источник тока, образцовый двухполюсник, клеммы для подключения контролируемого двухполюсника, амперметр, вольтметр для измерения напряжения на контролируемом двухполюснике, причем выход источника тока соединен с одной из клемм для подключения контролируемого двухполюсника, один из полюсов амперметра соединен с соответствующим выводом образцового двухполюсника, а второй полюс амперметра и вторая клемма для подключения контролируемого двухполюсника соединены с общей шиной, отличающееся тем, что в него введены дополнительно k-1 образцовых двухполюсников с известным и одинаковым тепловым сопротивлением и однополюсный k-позиционный переключатель, при этом соответствующие выводы дополнительных k-1 образцовых двухполюсников соединены с соответствующим полюсом амперметра, а вторые выводы всех образцовых двухполюсников, каждый по отдельности, соединены с соответствующими контактами однополюсного k-позиционного переключателя, общий полюс которого соединен с выходом источником тока. 1 ил.

Изобретение относится к технике измерения тепловых параметров электрорадиоэлементов и может быть использовано для определения температурных запасов и контроля качества двухполюсников.

Известно устройство для измерения теплового сопротивления двухполюсников методом сравнения (см. Патент РФ № 2166764, Способ измерения теплового сопротивления двухполюсников с известным температурным коэффициентом тока // Сергеев В.А. - 2001. - Бюл. №13), содержащее источник тока, образцовый двухполюсник с известным тепловым сопротивлением, амперметр, включенный последовательно с образцовым двухполюсником, клеммы для подключения контролируемого двухполюсника и вольтметр.

Недостатком известного устройства является низкая производительность, обусловленная медленным процессом восстановления исходного теплового состояния образцового двухполюсника. Время между измерениями не может быть меньше этого времени восстановления (охлаждения) образцового двухполюсника до исходной температуры. В противном случае будет возрастать погрешность измерения.

Технический результат - повышение производительности устройства.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее источник тока, образцовый двухполюсник, клеммы для подключения контролируемого двухполюсника, амперметр и вольтметр, причем выход источника тока соединен с одной из клемм для подключения контролируемого двухполюсника и входом вольтметра, один из полюсов амперметра соединен с соответствующим выводом образцового двухполюсника, а второй полюс амперметра и вторая клемма для подключения контролируемого двухполюсника соединены с общей шиной, введены дополнительно k-1 образцовых двухполюсников с известным и одинаковым тепловым сопротивлением и однополюсный k-позиционный переключатель, при этом дополнительные k-1 образцовые двухполюсники соответствующими выводами соединены с соответствующим полюсом амперметра, а вторые выводы всех образцовых двухполюсников, каждый по отдельности, соединен с контактами однополюсного k-позиционного переключателя, общий полюс которого соединен с выходом источника тока.

Структурная схема устройства показана на чертеже.

Устройство содержит источник тока 1, клеммы 2 и 3 для подключения образцового двухполюсника, однополюсный k-позиционный переключатель 4, набор 5 из k образцовых двухполюсников с известным тепловым сопротивлением, амперметр 6 и вольтметр 7.

Устройство работает следующим образом. При нахождении однополюсного k-позиционного переключателя в первой позиции к источнику тока (параллельно контролируемому двухполюснику) подключается первый образцовый двухполюсник. Измерение теплового сопротивления осуществляется известным способом: при включении источника тока 1 на контролируемый и образцовый двухполюсники поступает греющий ток, после установления стационарного теплового режима снимают показания амперметра и вольтметра, по которым и определяют искомую величину теплового сопротивления. После проведения первого измерения однополюсный k-позиционный переключатель 4 переводится во вторую позицию, и к источнику тока подключится второй образцовый двуполюсник, температура которого практически равна температуре окружающей среды, и устройство готово к проведению измерения тепловых параметров следующего контролируемого двухполюсника.

В известном устройстве для остывания образцового двухполюсника от температуры Т_ДП до температуры окружающей среды Т₀ (с заданной погрешностью δ<3%) потребуется некоторое время t_ост ≥ 3τ_т, где τ_т - тепловая постоянная времени образцового двухполюсника. В предлагаемом устройстве измерение тепловых параметров следующего контролируемого двухполюсника можно проводить сразу после окончания предыдущего измерения и переключения однополюсного k-позиционного переключателя в следующее положение. В это время первый образцовый двухполюсник будет остывать по закону

где ΔТ_ДП - максимальная температура, которой может достигнуть образцовый двухполюсник в результате разогрева греющим током; τ_т - тепловая постоянная времени образцового двухполюсника.

После проведения измерения тепловых параметров второго контролируемого двухполюсника однополюсный k-позиционный переключатель переводится в 3-е положение и т.д. Через k измерений однополюсный k-позиционный переключатель возвращается в 1-е (исходное) положение, к этому времени температура первого образцового двухполюсника согласно (1) будет равна

где t_изм - время единичного измерения, которое для обеспечения приемлемой погрешности δ<3% согласно известному способу (см. Патент РФ № 2166764, Способ измерения теплового сопротивления двухполюсников с известным температурным коэффициентом тока // В.А.Сергеев - 2001. - Бюл.№13) выбирается равным t_изм ≈ 3τ_т.

Число k одинаковых образцовых двухполюсников может быть определено исходя из заданной допустимой величины δТ остаточной температуры ΔТ_ДП<δТ образцового двухполюсника перед измерением по формуле

Так, например, при заданной остаточной температуре нагрева образцового двухполюсника величиной не более 3% от максимальной температуры нагрева образцового двухполюсника из (3) следует k≤2, то есть достаточно всего двух образцовых двухполюсников для обеспечения заданной точности.

Формула изобретения

Устройство для измерения тепловых параметров двухполюсников методом сравнения, содержащее источник тока, образцовый двухполюсник, амперметр, клеммы для подключения контролируемого двухполюсника и вольтметр для измерения напряжения на контролируемом двухполюснике, причем выход источника тока соединен с одной из клемм для подключения контролируемого двухполюсника, один из полюсов амперметра соединен с соответствующим выводом образцового двухполюсника, а второй полюс амперметра и вторая клемма для подключения контролируемого двухполюсника соединены с общей шиной, отличающееся тем, что в него введены дополнительно k-1 образцовых двухполюсников с известным и одинаковым тепловым сопротивлением и однополюсный k-позиционный переключатель, при этом соответствующие выводы дополнительных k-1 образцовых двухполюсников соединены с соответствующим полюсом амперметра, а вторые выводы всех образцовых двухполюсников, каждый по отдельности, соединены с соответствующими контактами однополюсного k-позиционного переключателя, общий полюс которого соединен с выходом источника тока.

РИСУНКИ

Рисунок 1