Способ измерения температурного поля в помещении и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2604267:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температурных полей в помещении, а также для оценивания динамики изменения состояния температурного поля. Способ измерения температурного поля в помещении включает измерение датчиками температуры в контрольных точках и получение числовых значений температуры. Измерение температуры в контрольных точках осуществляется бесконтактным способом пирометром, измеряющим температуру газовой среды по температуре поверхности датчика и формирующим в течение долей секунды значение этой температуры в виде числа, передаваемого в вычислительное устройство. Устройство измерения температурного поля в помещении содержит датчики температуры, устройство считывания значения температуры и вычислительное устройство. Каждый датчик температуры выполнен в виде пластины из металла толщиной не более 0,1 мм, а считывающим устройством значений температуры является пирометр, преобразующий и передающий полученную информацию в вычислительное устройство. Технический результат - повышение информативности инструментальных измерений при одновременном упрощении процесса измерений. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области измерения температурных полей в помещении при контроле и исследованиях для моделирования чрезвычайных ситуаций, а также для оценивания динамики изменения состояния температурного поля.
Известно устройство для измерения температурного поля газового потока (патент 2230300 RU, G01K 13/02), которое содержит преобразователь температуры и тепловизионную камеру. Преобразователь температуры выполнен в виде сетки из нитей, коэффициент теплопроводности которой приблизительно равен коэффициенту теплопроводности газовой среды. Температурное состояние преобразователя, соответствующее температурному состоянию газовой среды, фиксируется тепловизионной камерой. Изображение температурной картины подвергается обработке для получения числовых значений температурного поля.
Недостатками этого устройства является сложность получения в числовом представлении динамики изменения температурного поля. Кроме того, поверхность, сканируемая тепловизионной камерой, ограничена, а в труднодоступных местах контролируемого объема практически невозможен процесс сканирования.
Наиболее близким способом к заявляемому является способ измерения пространственного распределения температуры и устройство для его осуществления (заявка на изобретение 2011150287 RU, G01K 7/00). Для измерения температуры в контрольных точках используются термочувствительные кварцевые датчики, проводники, генератор качающейся частоты, контроллер, устройства отображения информации.
Недостатками известного устройства является сложность и громоздкость конструкции. Каждый датчик должен быть гальванически соединен с генератором, контроллером и устройством отображения информации, что не всегда возможно для больших помещений. Кроме того, каждый датчик должен пройти процедуру тарировки.
Изобретением решается задача создания способа измерения температурного поля в помещении и устройства для его реализации, характеризующихся простотой получения значений температурного поля в помещении, надежностью и простотой конструкции датчиков.
Для решения поставленной задачи в способе измерения температурного поля в помещении, включающем измерение датчиками температуры в контрольных точках и получение числовых значений температуры, согласно настоящему изобретению измерение температуры в контрольных точках осуществляется бесконтактным способом пирометром, измеряющим температуру газовой среды по температуре поверхности датчика и формирующим в течение долей секунды значение этой температуры в виде числа, передаваемого в вычислительное устройство.
Для решения поставленной задачи в устройстве измерения температурного поля в помещении, содержащем датчики температуры, устройство считывания значения температуры и вычислительное устройство, согласно настоящему изобретению, каждый датчик температуры выполнен в виде пластины из металла толщиной не более 0.1 мм, а считывающим устройством значений температуры является пирометр, преобразующий и передающий полученную информацию в вычислительное устройство.
Заявляемый способ измерения температурного поля в помещении и устройство для его осуществления поясняются на примере выполнения чертежей. На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства измерения температурного поля в помещении с разрезом помещения, в котором установлены датчики и схематически изображены приборы, ЭВМ - электронно-вычислительная машина (компьютер). На фиг. 2 - различные виды датчика, δ - толщина датчика, tc - температура газовой среды вокруг датчика, to - температура поверхности датчика, график динамики изменения температуры поверхности датчика: а) график изменения температуры при условии, что tc>to; б) график изменения температуры при условии, что tо>tс.
Способ осуществляется следующим образом. Датчики помещаются в контрольные точки в объеме помещения. Пирометр соединяют с ЭВМ и устанавливают в положение, из которого удобно сканировать поверхности всех датчиков. Последовательно сканируют пирометром поверхности датчиков, получают значения температуры этих поверхностей. Полученные значения температуры передаются в ЭВМ, в которой фиксируются координаты положения датчиков, температура их поверхностей и временной момент получения значения температуры. Температура поверхности датчика соответствует температуре среды, окружающей этот датчик. На фиг. 2 показаны графики изменения температуры поверхности датчика. На графиках видно, что равенство значений температуры поверхности датчика и окружающей среды достигается за время, меньшее чем 0.1 секунды, поэтому можно допустить, что измеренная пирометром температура является температурой газовой среды в контрольных точка.
Устройство измерения температурного поля в помещении состоит из датчиков 1, пирометра 2, ЭВМ 3, соединительных проводов 4. Пирометр 2 устанавливается таким образом, чтобы обеспечивалось сканирование поверхностей всех датчиков. Соединительными проводами 4 пирометр 2 подключается к ЭВМ 3.
Устройство работает следующим образом. Датчики 1 устанавливаются в контрольных точках в объеме помещения. Пирометром 2 осуществляется сканирование поверхности каждого датчика 1 с фиксированием значения температуры. Эти значения температуры передаются в ЭВМ 3, где заносятся в базу данных с указанием координат положения датчика и временного момента получения значения температуры. Полученные значения температуры, координат и временного момента сканирования температуры позволяют построить температурное поле в объеме помещения и оценить динамику изменения температурного поля.
1. Способ измерения температурного поля в помещении, включающий измерение датчиками температуры в контрольных точках и получение числовых значений температуры, отличающийся тем, что измерение температуры в контрольных точках осуществляется бесконтактным способом пирометром, измеряющим температуру газовой среды, окружающей датчик, по температуре поверхности датчика и формирующим в течение долей секунды значение этой температуры в виде числа, передаваемого в вычислительное устройство.
2. Устройство измерения температурного поля в помещении, содержащее датчики температуры, устройство считывания значения температуры и вычислительное устройство, отличающееся тем, что каждый датчик температуры выполнен в виде пластины из металла толщиной не более 0.1 мм, а считывающим устройством значений температуры является пирометр, преобразующий и передающий полученную информацию в вычислительное устройство.
