Способ определения показателя тепловой инерции датчиков температуры

Изобретение предназначено для применения в океанологии и может использоваться в других областях. Сущность изобретения заключается в том, что используют анализ переходного процесса после подачи ступенчатого воздействия, при этом используют совместно два датчика, первый из них с неизвестным показателем тепловой инерции и второй образцовый с известным показателем тепловой инерции, подают ступенчатое воздействие температуры одновременно на входы двух датчиков, используют переходной процесс разности температур двух датчиков для определения момента времени наступления его максимума, регистрируют отрезок времени от начала этого переходного процесса до максимума, определяют показатель тепловой инерции первого датчика численным решением уравнения

где εх - неизвестный показатель тепловой инерции первого датчика; ε0 - известный показатель тепловой инерции второго датчика; tm - отрезок времени от начала переходного процесса разности температур первого и второго датчиков до его максимума. Технический результат - повышение точности и упрощение процедуры калибровки. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в областях, где применяются контактные датчики температуры, в частности, в океанографии.

Динамические характеристики датчиков температуры в дифференциальной форме представляются уравнениями, коэффициенты которых являются показателями тепловой инерции [ГОСТ 8.256-77 Нормирование и определение динамических характеристик аналоговых средств измерений]. Во многих случаях удовлетворительную точность дает представление датчика звеном 1-го порядка, имеющего показатель тепловой инерции при первой производной температуры датчика. Этот показатель тепловой инерции определяется при аттестации датчика.

Известные традиционные способы определения показателя тепловой инерции датчика [ГОСТ 1.00418-81 ОСИ. Метод и средства определения динамических характеристик датчиков температур газовых потоков; А.С. СССР 1446494, Кл. G01К 7/00, 1987. Способ определения показателя тепловой инерции частотных преобразователей и устройство для его осуществления. Семенистый К.С., Ркенцар Б.Я., Николишин Т.М.; А.С. СССР 146532, Кл. 01К 15/00, 1961. Способ определения показателя тепловой инерции термопреобразователей сопротивления. Светличный А.С., А.С. СССР 901851, G01К 15/00, 1982. Способ определения показателя тепловой инерции термопреобразователя. Банников А.И., Еоцуленко В.В.] предусматривают подачу на вход датчика ступенчатого воздействия, регистрации переходного процесса на выходе датчика и различные варианты обработки формы кривой переходного процесса для вычисления показателя тепловой инерции.

Ступенчатое воздействие для датчиков, работающих в жидкости, обычно формируется переносом датчика из емкости с одной температурой воды в емкость с другой температурой воды [Лавров С.А., Нечесин Е.Г., Никитин А.В., Рабинович М.В. Исследование первичных преобразователей температуры в динамическом режиме. Экспериментальные методы исследования океана. Сб. науч. тр. МГИ АН УССР. Севастополь, 1978, С. 85-90]. При этом не обеспечивается постоянство времени подачи воздействия, условий обтекания датчиков жидкостью и, следовательно, постоянство коэффициента теплообмена датчика со средой в процессе калибровки, что приводит к неконтролируемой погрешности определения показателя тепловой инерции.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности и упрощение процедуры калибровки.

Эта цель достигается тем, что для определения показателя тепловой инерции εх датчика используют совместно второй образцовый датчик с известным параметром тепловой инерции ε0, ступенчатое воздействие температуры подают одновременно на оба датчика, регистрируют разность Δθ(t) выходных сигналов температур первого θx(t) и второго θ0(t) датчиков, фиксируют отрезок времени tm от начального момента появления разностного сигнала Δθ(t) до момента tm наступления его максимума, определяют показатель тепловой инерции εх калибруемого датчика из численного решения уравнения

Суть предлагаемого способа поясняется эпюрами сигналов датчиков θ0(t) и θх(t) при квазиступенчатом увеличении и уменьшении температуры (фиг. 1); и эпюрами сигналов разности температур θ0(t) и θх(t) датчиков (фиг. 2) в переходных процессах.

Рассмотрим вывод приведенной выше формулы.

Если моделями датчиков с достаточной точностью являются инерционные звенья первого порядка, то при подаче на их входы ступеньки температуры θс на выходе температуры датчиков будут

представленные на фиг. 1.

Разность этих сигналов

представлена на фиг. 2.

Определим время tm достижения разностным Δθ(t) сигналом выражения (3) максимального значения.

Для этого возьмем его производную и приравняем ее нулю

Таким образом, время наступления максимума tm разницы температур двух датчиков не зависит от величины входной ступеньки θс, а зависит только от показателей тепловой инерции εх и ε0 датчиков.

Это впервые открытое авторами свойство динамики пары инерционных датчиков и лежит в основе предложенного способа определения неизвестного показателя тепловой инерции [Гайский П.В. Метод уменьшения инерционности измерителя температуры // Системы контроля окружающей среды. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2012. Вып. 17. С. 37-42].

Для примера, при известном εх=2с и при tm=2,5с из эпюр сигналов на фиг. 1 по выражению (8) получим показатель тепловой инерции датчика εх=3с.

В результате осуществления предлагаемого способа определения показателя тепловой инерции датчиков температуры получаем повышение точности и упрощение процедуры калибровки.

Способ определения показателя тепловой инерции датчиков температуры подачей ступенчатого воздействия и с анализом переходного процесса, отличающийся тем, что используют совместно два датчика, первый из них с неизвестным показателем тепловой инерции и второй образцовый с известным показателем тепловой инерции, подают ступенчатое воздействие температуры одновременно на входы двух датчиков, используют переходной процесс разности температур двух датчиков для определения момента времени наступления его максимума, регистрируют отрезок времени от начала этого переходного процесса до максимума, определяют показатель тепловой инерции первого датчика численным решением уравнения

где εх - неизвестный показатель тепловой инерции первого датчика; ε0 - известный показатель тепловой инерции второго датчика; tm - отрезок времени от начала переходного процесса разности температур первого и второго датчиков до его максимума.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения температуры тела пациента. Предложена система мониторинга температуры ядра тела, содержащая первый термометр для измерения температуры ядра тела и второй термометр, который содержит датчик теплового потока.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для частотной погрешности бесконтактных термоэлектрических преобразователей, применяемых для измерения высокочастотного тока, наведенного в цепях электрического задействования пиротехнических и взрывных устройств объекта при испытаниях его на воздействие высокочастотного электромагнитного поля.

Изобретение относится к термометрии, а именно к средствам поверки и калибровки многоточечных датчиков температуры, которые предназначены для непрерывного измерения и контроля температуры жидких продуктов в резервуарах технологических и товарных парков в нескольких точках по высоте заполнения резервуара.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при калибровке и поверке прецизионных малогабаритных и миниатюрных термопреобразователей сопротивления, а также для обеспечения достоверности высокоточных измерений температуры в объектах малого объема за счет возможности контроля их стабильности перед выполнением высокоточных измерений и экспериментальных исследованиях в различных областях науки и техники в диапазоне от 0 до 250°C.

Изобретение относится к области тепловых измерений, в частности к измерению показателя постоянной термической инерции (тепловой постоянной времени) датчиков температуры.

Способ поверки группы измерительных приборов на производственном объекте по наблюдениям за технологическим процессом относится к области измерительной техники и предназначен для поверки и калибровки измерительных приборов, установленных на объектах трубопроводного транспорта.

Изобретение относится к области инфракрасной (ИК) термографии и радиометрическим способам измерения температуры и может быть использовано при визуализации и определении температурных полей на поверхности объектов с помощью тепловизионной техники и при пирометрических измерениях температуры.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры технологической среды. Предложен термочувствительный элемент (10), содержащий зависимый от температуры измерительный элемент (МЕ), который может контактировать через по меньшей мере одну первую соединительную линию (1) и по меньшей мере одну вторую соединительную линию (2), причем первая соединительная линия (1) содержит первый и второй участки (Т1, Т2), состоящие из различных материалов.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в процессе скважинных измерений. Предложены способы и устройство для распределенного измерения температуры вдоль оптического волновода, размещенного в осевом направлении по отношению к трубопроводу, с использованием распределенного датчика температуры и набора датчиков температуры.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в океанографии. Заявлен способ измерения температуры и показателей термической инерции оболочек контактного датчика температуры.

Изобретение предназначено для применения в океанологии и может использоваться в других областях. Сущность изобретения заключается в том, что используют анализ переходного процесса после подачи ступенчатого воздействия, при этом используют совместно два датчика, первый из них с неизвестным показателем тепловой инерции и второй образцовый с известным показателем тепловой инерции, подают ступенчатое воздействие температуры одновременно на входы двух датчиков, используют переходной процесс разности температур двух датчиков для определения момента времени наступления его максимума, регистрируют отрезок времени от начала этого переходного процесса до максимума, определяют показатель тепловой инерции первого датчика численным решением уравнения где εх - неизвестный показатель тепловой инерции первого датчика; ε0 - известный показатель тепловой инерции второго датчика; tm - отрезок времени от начала переходного процесса разности температур первого и второго датчиков до его максимума. Технический результат - повышение точности и упрощение процедуры калибровки. 2 ил.

Наверх