Регистратор температуры и скорости нестационарного газового потока



Регистратор температуры и скорости нестационарного газового потока
Регистратор температуры и скорости нестационарного газового потока
Регистратор температуры и скорости нестационарного газового потока
G01K2013/024 - Измерение температуры; измерение количества тепла; термочувствительные элементы, не отнесенные к другим классам ( измерение температурных колебаний с целью компенсации их влияния на измерение других переменных величин или для компенсации ошибок в показаниях приборов для измерения температуры, см. G01D или подклассы, к которым отнесены эти переменные величины; радиационная пирометрия G01J; определение физических или химических свойств материалов с использованием тепловых средств G01N 25/00; составные термочувствительные элементы, например биметаллические G12B 1/02)

Владельцы патента RU 2639737:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения температуры нестационарного газового потока, теплового импульса потока, скорости движения фронта теплового возмущения, зависимости скорости движения фронта теплового возмущения от расстояния до источника его возникновения. Заявлен регистратор температуры и скорости нестационарного газового потока, который содержит информационный датчик и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя, блока памяти, генератора тактовой частоты, N-аппаратно-программных каналообразующих модулей, микроЭВМ, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, блока измерения параметров окружающей среды, супервизора, радиотрансивера, com-порта, источника эталонных напряжений. При этом информационный датчик состоит из N-датчиков температуры, аналого-цифровой преобразователь является синхронным N-канальным, блок памяти энергонезависимым и перезаписываемым. Дополнительно введены приемопередатчик, персональная ЭВМ, при этом N датчиков температуры (N≥4) информационного датчика размещены перпендикулярно направлению движения фронта теплового возмущения на равных расстояниях R друг от друга, вход приемопередатчика соединен с первым выходом блока измерений, выход приемопередатчика соединен с входом персональной ЭВМ. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения температуры нестационарного газового потока, теплового импульса потока, скорости движения фронта теплового возмущения, зависимости скорости движения фронта теплового возмущения от расстояния до источника его возникновения.

Известен измеритель температуры, содержащий информационный датчик (датчик температуры) и блок измерения, который состоит из входного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, коммутатора, блока управления, блока памяти, генератора тактовой частоты, адресного счетчика, положительного конденсатора, причем выход информационного датчика (датчик температуры) соединен с входом входного усилителя и вторым входом коммутатора, выход входного усилителя соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом коммутатора, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя и входом положительного конденсатора, выход генератора опорной частоты соединен с первым входом блока управления, на второй вход которого поступает команда выхода, первый выход блока управления соединен с третьим входом коммутатора, второй выход - со вторым входом блока памяти, третий выход со входом адресного счетчика, выход которого соединен с третьим входом блока памяти, первый выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым выходом блока памяти, выход которого является цифровым выходом измерителя температуры [1].

Недостатками данного измерителя температуры является недостаточная информативность из-за отсутствия возможности определения профиля и измерения параметров теплового поля на заданной поверхности, возникающего в результате воздействия на эту поверхность распределенного источника воспламенения, низкая точность (из-за отсутствия схемы термокомпенсации холодного спая термопары), невозможность определения скорости движения фронта теплового возмущения, а также зависимости изменения скорости движения фронта теплового потока от расстояния до источника его возникновения, отсутствие возможности неконтактного съема накопленных замеров температуры.

Наиболее близким к изобретению является цифровой измеритель температуры, содержащий информационный датчик и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя, блока памяти, генератора тактовой частоты, N-аппаратно-программных каналообразующих модулей, микроЭВМ, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, блока измерения параметров окружающей среды, супервизора, радиотрансивера, com-порта, источника эталонных напряжений, при этом информационный датчик состоит из N-датчиков температуры, аналого-цифровой преобразователь является синхронным N-канальным, блок памяти энергонезависимым и перезаписываемым, причем группа выходов N-датчиков температуры через аппаратно-программные каналообразующие модули соединена с группой N - первых входов синхронного аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ, первый выход которой соединен со входом com-порта, выходы супервизора, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти, генератора тактовой частоты, радиотрансивера, блока измерения параметров окружающей среды, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, первый выход источника эталонных напряжений соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым входами микроЭВМ, второй, третий и четвертый выходы которой соединены соответственно со входами радиотрансивера, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти и со вторым входом синхронного аналого-цифрового преобразователя, третий вход которого соединен со вторым выходом источника эталонных напряжений, выходы радиотрансивера и com-порта являются соответственно первым и вторым выходами блока измерения [2].

Недостатками данного цифрового измерителя является недостаточная функциональность из-за невозможности определения скорости движения фронта теплового возмущения, а также зависимости скорости движения фронта теплового возмущения от расстояния до источника его возникновения.

Технической задачей изобретения является расширение функциональности цифрового измерителя температуры за счет дополнительного определения скорости движения фронта теплового возмущения, а также зависимости скорости движения фронта теплового потока от расстояния до источника его возникновения.

Решение технической задачи достигается тем, что в регистраторе температуры и скорости нестационарного газового потока, содержащем информационный датчик и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя, блока памяти, генератора тактовой частоты, N-аппаратно-программных каналообразующих модулей, микроЭВМ, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, блока измерения параметров окружающей среды, супервизора, радиотрансивера, com-порта, источника эталонных напряжений, при этом информационный датчик состоит из N-датчиков температуры, аналого-цифровой преобразователь является синхронным N-канальным, блок памяти энергонезависимым и перезаписываемым, причем группа выходов N-датчиков температуры через аппаратно-программные каналообразующие модули соединена с группой N - первых входов синхронного аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ, первый выход которой соединен со входом com-порта, выходы супервизора, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти, генератора тактовой частоты, радиотрансивера, блока измерения параметров окружающей среды, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, первый выход источника эталонных напряжений соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым входами микроЭВМ, второй, третий и четвертый выходы которой соединены соответственно со входами радиотрансивера, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти и со вторым входом синхронного аналого-цифрового преобразователя, третий вход которого соединен со вторым выходом источника эталонных напряжений, выходы радиотрансивера и com-порта являются соответственно первым и вторым выходами блока измерения дополнительно введены приемопередатчик, персональная ЭВМ, при этом N датчиков температуры (N≥4) информационного датчика размещены перпендикулярно направлению движения фронта теплового возмущения на равных расстояниях R друг от друга, вход приемопередатчика соединен с первым выходом блока измерений, выход приемопередатчика соединен с входом персональной ЭВМ.

Новыми элементами, обладающими существенными отличиями по устройству, являются: приемопередатчик, персональная ЭВМ, N датчиков температуры (N≥4) информационного датчика размещены перпендикулярно направлению движения фронта теплового возмущения на равных расстояниях R друг от друга, вход приемопередатчика соединен с первым выходом блока измерений, выход приемопередатчика соединен с входом персональной ЭВМ, а также связи между известными и новыми элементами устройства.

На фигуре 1 приведена функциональная схема регистратора температуры и скорости нестационарного газового потока.

Регистратор температуры и скорости нестационарного газового потока содержит N датчиков 1 температуры, N аппаратно-программных каналообразующих модулей 2 и блок 3 измерения, который состоит из N-канального синхронного аналого-цифрового преобразователя 4, микроЭВМ 5, супервизора 6, энергонезависимого перезаписываемого блока 7 памяти, генератора 8 тактовой частоты, радиотрансивера 9, аппаратно-программного модуля 10 контроля внутренних питающих напряжений, COM-порта 11, блока 12 измерения параметров окружающей среды и источника 13 эталонных напряжений, при этом группа выходов N датчиков 1 температуры через N аппаратно-программных каналообразующих модулей 2 соединена с группой N первых входов синхронного аналого-цифрового преобразователя 4, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ 5, первый выход которой соединен со входом COM-порта 11, выходы супервизора 6, энергонезависимого перезаписываемого блока 7 памяти, генератора 8 тактовой частоты, радиотрансивера 9, блока 12 измерения параметров окружающей среды, аппаратно-программного модуля 10 контроля внутренних питающих напряжений, первый выход источника 13 эталонных напряжений соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым входами микроЭВМ 5, второй, третий и четвертый выходы которой соединены соответственно со входами радиотрансивера 9, энергонезависимого перезаписываемого блока 7 памяти и вторым входом синхронного аналого-цифрового преобразователя 4, третий вход которого соединен со вторым выходом источника эталонных напряжений 13, выходы радиотрансивера 9 и com-порта 11 являются соответственно первым и вторым выходами блока 3 измерения, приемопередатчик 14, персональную ЭВМ 15, при этом N датчиков температуры (N≥4) информационного датчика размещены перпендикулярно направлению движения фронта темпового возмущения на равных расстояниях R друг от друга, вход приемопередатчика 14 соединен с первым выходом блока 3 измерений, выход приемопередатчика 15 соединен с входом персональной ЭВМ 15.

Регистратор температуры и скорости нестационарного газового потока работает следующим образом.

При включении регистратора происходит контроль питающих напряжений с помощью аппаратно-программного модуля 10 контроля внутренних питающих напряжений, тестирование внутренних узлов микроЭВМ 5, контроль работоспособности энергонезависимого перезаписываемого блока 7 памяти и радиотрансивера 9.

После появления нестационарного газового потока происходит воздействие теплового поля на N датчиков 1 температуры, сигналы с выходов которых усиливаются и интерполируются N аппаратно-программными каналообразующими модулями 2 и поступают на N первых входов синхронного N-канального аналого-цифрового преобразователя 4, где из аналоговой формы преобразуются в цифровую. С выхода синхронного N-канального аналого-цифрового преобразователя 4 сигналы поступают на первый вход микроЭВМ 5. С учетом того что N-канальный аналого-цифровой преобразователь 4 является синхронным, то появление сигнала на одном из N датчиков 1 температуры приводит к фиксации этого момента микроЭВМ 5. Затем с некоторой задержкой во времени приходят сигналы с других датчиков, моменты появления которых также фиксируются микроЭВМ 5.

Сигналы с N датчиков 1 температуры, размещенных перпендикулярно направлению движения фронта теплового потока на равных расстояниях R друг от друга, поступают через N-канальный аналого-цифровой преобразователь 4 на первый вход микроЭВМ 5.

МикроЭВМ 5 является основным функциональным узлом прибора, осуществляющим регистрацию результатов экспериментов.

Результаты обработки записываются в энергонезависимом перезаписываемом блоке 7 памяти и поступают на вход радиотрансивера 9.

В энергонезависимом перезаписываемом блоке 7 памяти результаты могут храниться длительное время.

С выхода блока 12 измерения параметров окружающей среды на вход микроЭВМ 5 поступает информация об атмосферном давлении, температуре и влажности окружающей среды, которая учитывается при определении вышеуказанных параметров теплового поля и фиксации условий проведения экспериментов.

Источник 13 эталонных напряжений обеспечивает питание аналого-цифрового преобразователя 4 и микроЭВМ 5 высокостабильными эталонными напряжениями.

Радиотрансивер 9 позволяет осуществить неконтактную передачу результатов экспериментов в радиолокационном диапазоне длин волн по запросу приемопередатчика 14.

Супервизор 10 отслеживает величину напряжения питания микроЭВМ 5 и фиксирует те моменты, когда оно находится ниже допустимого уровня, предотвращая сбои в работе регистратора температуры и определении скорости нестационарного газового потока.

При возникновении необходимости или отказе радиотрансивера 9 информация о результатах экспериментов может быть считана в помощью внешнего устройства через COM-порт 11.

Приемопередатчик 14 формирует запрос и принимает с радиотрансивера (с первого выхода блока измерений) результаты эксперимента, которые передает на вход персональной ЭВМ 15.

Персональная ЭВМ 15 обрабатывает результаты эксперимента и определяет для каждого из N датчиков величину температуры на фронте теплового возмущения, импульс теплового возмущения. Кроме того, с учетом расположения N датчиков температуры относительно источника теплового возмущения и расстояния R между ними, а также времени t прохождения фронтом теплового возмущения расстояния R, по формуле она рассчитывает скорость V движения фронта теплового возмущения на участке от R1 до R2, R2 до R3, R3 до R4 и т.д. Так как датчиков температуры должно быть N≥4, то в результате расчетов получается набор скоростей V1, V2 V3, … Vn-1, из анализа которого определяется зависимость скорости движения фронта теплового возмущения от расстояния до источника его возникновения.

Использование предлагаемого технического решения позволяет расширить функциональные возможности, повысить точность и удобство эксплуатации регистратора температуры и скорости нестационарного газового потока.

Источники информации

1. Устройство регистрации термо-ЭДС ИТ-4К-0,1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

2. Мужичек С.М., Яковлев А.А., Ефанов В.В. Патент РФ на изобретение №2365884, 2009 (прототип).

Регистратор температуры и скорости нестационарного газового потока, содержащий информационный датчик и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя, блока памяти, генератора тактовой частоты, N-аппаратно-программных каналообразующих модулей, микроЭВМ, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, блока измерения параметров окружающей среды, супервизора, радиотрансивера, com-порта, источника эталонных напряжений, при этом информационный датчик состоит из N-датчиков температуры, аналого-цифровой преобразователь является синхронным N-канальным, блок памяти энергонезависимым и перезаписываемым, причем группа выходов N-датчиков температуры через аппаратно-программные каналообразующие модули соединена с группой N - первых входов синхронного аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым входом микроЭВМ, первый выход которой соединен со входом com-порта, выходы супервизора, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти, генератора тактовой частоты, радиотрансивера, блока измерения параметров окружающей среды, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, первый выход источника эталонных напряжений соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым входами микроЭВМ, второй, третий и четвертый выходы которой соединены соответственно со входами радиотрансивера, энергонезависимого перезаписываемого блока памяти и со вторым входом синхронного аналого-цифрового преобразователя, третий вход которого соединен со вторым выходом источника эталонных напряжений, выходы радиотрансивера и com-порта являются соответственно первым и вторым выходами блока измерения, отличающийся тем, что дополнительно введены приемопередатчик, персональная ЭВМ, при этом N датчиков температуры (N≥4) информационного датчика размещены перпендикулярно направлению движения фронта теплового возмущения на равных расстояниях R друг от друга, вход приемопередатчика соединен с первым выходом блока измерений, выход приемопередатчика соединен с входом персональной ЭВМ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной и информационной техники. Устройство для измерения скорости газового потока содержит первый блок питания, соединенный выходом с первым плечом преобразователя скорости газового потока в напряжение, включающего в себя проволоку с током, при этом в него введены микроволновой генератор с варакторной перестройкой частоты, второй блок питания, усилитель и частотомер, причем второе плечо преобразователя скорости газового потока в напряжение через усилитель подключено к варактору микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, выход второго блока питания соединен с входом питания микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, выход последнего подключен к входу частотомера.

Изобретение относится к измерительной технике и преимущественно предназначено для использования в системах контроля и измерения скорости и расхода жидких и газообразных продуктов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в гидрометеорологии для измерения профилей скорости звука и профилей скорости ветра в атмосфере и течения в водных потоках. Технический результат - возможность одновременного измерения профиля составляющих горизонтального вектора скорости потока и профиля скорости звука в среде и повышение точности измерений скорости потока и пространственной "привязки профиля скорости потока. Сущность: используют четыре акустических преобразователя, размещенных полярно на одной диагонали в горизонтальной плоскости в первой и второй, и в третьей и четвертой вершинах квадрата, и цепочку n акустических отражателей, размещенных последовательно на держателе на оси, перпендикулярной плоскости квадрата и проходящей через центр квадрата, ориентируют акустические преобразователи на цепочку отражателей так, чтобы все отражатели находились в области диаграммы направленности каждого из акустических преобразователей, формируют поочередные передачу и прием отраженных встречных импульсных акустических сигналов парами акустических преобразователей, расположенных на одной диагонали квадрата, фиксирую времена прихода последовательности сигналов, отраженных от цепочки отражателей, определяют ортогональные составляющие горизонтального вектора скорости потока и значения скорости звука по осям хну в слое между (i-1)-м и i-м отражателями по формулам где - времена прихода сигнала, излученного 1-м преобразователем.. отраженного соответственно (i-1)-м и i-м отражателями и принятого 2-м преобразователем; - времена прихода сигнала, излученного 2-м преобразователем, отраженного соответственно (i-l)-м и i-м отражателями и принятого 1-м преобразователем; - времена прихода сигнала, излученного 3-м преобразователем, отраженного соответственно (i-1)-м и i-м отражателями и принятого 4-м преобразователем; - времена прихода сигнала, излученного 4-м преобразователем, отраженного соответственно (i-1)-м и i-м отражателями и принятого 3-м преобразователем; - углы между горизонталью и направлением на соответственно (i-1)-й и i-й отражатели от каждого из преобразователей; l0- расстояние по оси x между 1-ми 2-м преобразователями и по оси у между 3-м и 4-м преобразователями; .

Изобретение относится к области геофизических исследований действующих нефтяных скважин и может быть использовано для определения скорости потока жидкости в скважине.

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике импульсных дисперсных потоков и может быть использовано в двигателестроении для оценки скорости топливовоздушной струи при впрыске топлива.

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике импульсных дисперсных потоков и может быть использовано в двигателестроении для оценки скорости топливо-воздушной струи при впрыске топлива.

Изобретение относится к радиационной безопасности АЭС и предназначено для измерения метеопараметров в составе автоматизированной системы контроля радиационной обстановки (АСКРО), а также к экспериментальной метеорологии, газодинамике и электродинамике сплошных сред.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при измерении направления и величины вектора скорости потока, например, на летательных аппаратах.

Группа изобретений относится к метеорологии и может быть использована для измерения скорости ветра и температуры воздуха в атмосферном пограничном слое до высоты 2-3 км.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения направления и скорости ветра в вертикальном разрезе. Сущность: в интересующую область пространства запускают беспилотный летательный аппарат (БПЛА), для которого заранее определена калибровочная зависимость между наклоном вектора тяги, вектором скорости ветра, углом поворота корпуса БПЛА, атмосферным давлением, влажностью, температурой и суммарной мощностью, развиваемой двигателями БПЛА.

Изобретение относится к области морского приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве технических средств измерений морских подводных течений.

Группа изобретений относится к датчикам для измерения скорости воздушного летательного аппарата по отношению к окружающей его воздушной массе. Сущность заключается в том, что устройство для измерения скорости воздуха содержит гибкую конструкцию, имеющую внешнюю поверхность с первым открытым каналом для воздуха, имеющим нижнюю часть с первым отверстием, и первый датчик давления, установленный в гибкой конструкции в положении с нижней стороны и сообщающийся по текучей среде с первым отверстием.

Способ определения скорости ветра над водной поверхностью, в котором получают при помощи двух оптических систем на основе линеек ПЗС-фотодиодов с разными направлениями визирования два пространственно-временных изображения водной поверхности.

Изобретение относится к способам дистанционных исследований атмосферы, основанных на использовании эффекта Доплера и применении фазоманипулированных сигналов, и может быть использовано для измерения скорости ветра.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет исследовать ограниченные (замкнутые) вихревые потоки жидкости. Изобретение может использоваться в фундаментальных и прикладных исследованиях в экспериментальной гидродинамике.

Способ измерения векторного поля скорости протяженной поверхности относится к радиолокации поверхности Земли с космических аппаратов и может быть использован для одновременного формирования яркостных и векторно-скоростных портретов речных и океанских течений с необходимым пространственным разрешением и привязкой к координатам местности.

Изобретение относится к области авиационного метеорологического оборудования. Бортовая система измерения параметров вектора скорости ветра содержит неподвижное ветроприемное устройство, преобразователи информативных сигналов, канал аналого-цифрового преобразования, вычислительное устройство, соединенные определенным образом.

Изобретение относится к области метеорологии и касается способа определения профиля ветра в атмосфере. Способ включает в себя излучение приемопередатчиком длинных когерентных импульсов, регистрацию отраженного сигнала, получение доплеровского сигнала на различных высотах в различных направлениях зондирования.

Изобретение относится к энергетике, в частности к датчикам температуры универсальным, используемым в газогорелочных устройствах для сжигания газа в котлах наружного размещения, и может быть использовано в бытовых газовых аппаратах для автоматического поддержания температуры теплоносителя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения температуры нестационарного газового потока, теплового импульса потока, скорости движения фронта теплового возмущения, зависимости скорости движения фронта теплового возмущения от расстояния до источника его возникновения. Заявлен регистратор температуры и скорости нестационарного газового потока, который содержит информационный датчик и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя, блока памяти, генератора тактовой частоты, N-аппаратно-программных каналообразующих модулей, микроЭВМ, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, блока измерения параметров окружающей среды, супервизора, радиотрансивера, com-порта, источника эталонных напряжений. При этом информационный датчик состоит из N-датчиков температуры, аналого-цифровой преобразователь является синхронным N-канальным, блок памяти энергонезависимым и перезаписываемым. Дополнительно введены приемопередатчик, персональная ЭВМ, при этом N датчиков температуры информационного датчика размещены перпендикулярно направлению движения фронта теплового возмущения на равных расстояниях R друг от друга, вход приемопередатчика соединен с первым выходом блока измерений, выход приемопередатчика соединен с входом персональной ЭВМ. 1 ил.

Наверх