Устройство для исследования теплофизических, термохимических и термодинамических свойств различных веществ в диапозоне температур 4,2-400к

 

Союз Советских

Социалистических ааеспубпик (») 485370

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.05.73 (21) 1920714/26-25 (51) М. КЛ. Q 01 25118 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный намитет

Совета Министров СССР во делам изооретений и открытий (23) Приоритет—, (43) Опубликовано 25.09.75,Бюллетень № 35 ! (45) Дата опубликования описания 19.12.75 (Щ УДК 536.63 (088.8) В. И. Выборнов, А, H. Борзяк и Г. А. Кувшинов (72) Авторы изобретения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ, ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ

ВЕЩЕСТВ В ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР 4,2-400 К электродвигателя и модернизированного» микроамперметра, служащего датчиком ста— тической ошибки.

Однако такое устройство невозможно использовать в качестве автоматического регулятора температуры, невозможна компенсация теплового хода калориметра, изменения времени интегрирования и введения дифференциальной составляющей в закон регулирования.

Цель изобретения — повысить точность измерений.

Это достигается тем, что регулятор тепловых режимов снабжен делителем опорного напряжения, запитанным от стабилизированного источника, и аналоговым регулируюшим прибором, связанными между собой через последовательно соединенные фотокомпенсационный и автогенераторный усилители и блок точной установки нуля, причем вход делителя напряжения связан с датчиком разности температур, а выход ана логово го рег улируюшего пр ибора через дополнительный блок точной установки нуля с выходным фотокомпенсационным усиИзобретение относится к технике экспериментального исследования теплофизических, термохимических и термодипамических свойств различных веществ в диапазоне температур 4,2-40О К.

Прь низкотемпературных исследованиях возникает необходимость поддержания температуры образца, помешенного в криостат, на заданном уровне, слежения температуры одного обьект» за температурой другого и, в частности, создания адиабатных условий для образца.

Известны устройства, содержашие авто— матический регулятор адиабатного режима И низкотемпературного калориметра. Указанный регулятор выполнен в виде датчика разности температур, соединенного с фотокомпенсационным усилителем напряжения, связанным с усилителем мошности — преобразо- gp вателем постоянного напряжения в переменное, нагруженным на ньч реватель экрана калоримотт»а. 1 егулятор содержит также актатическпй ип негральнь»й канал, выполненный и» основе редукчорного реверс »вного в5 (71) Заявители Специальное конструкторское бк»ро института металлургии им. А,A. Байкова

АН СССР и Институт металлургии им. А. А. Байкова АН СССР

485370 лителем мошности нагревателя, размешенного в калориметре.

Это обеспечивает повышение точности измерений и использование регулятора как в качестве автоматического регулятора температуры, так и в качестве автоматического регулятора адиабатного режима, позволяет работать с любым температурным шагом, сократить время эксперимента, свести к минимуму интегральную ошибку измерения вводимого в калориметр тепла и работать как в дискретном, так и в непрерывном режимах. Кроме того, повышается удобство работы оператора и выбора режимов регулирования применительно к кон15 кретному эксперименту, что достигается применением двухканального самопишушего прибора, один вход которого соединен с выходом фотокомпенсационного усилителя напряжения и второй — с выходом усилителя мошности. Использование на входе регулятора компенсации сигнала датчика температуры или разности температур через делитель напряжения стабилизированУ ным регулируемым источником опорного напряжения обеспечивает как универсальность регулятора, так II возможность компенсации теплового хода калориметра.

Ре> улятор выполнен ло схеме, содерж;111>е11 статический пропорциональный (П)

Kl>H;lJl в сочетании с астатическим интегр;>льнь1м каналом регулирования, которой сосгоит из аналогового регулируюшего прибора, цозволяюшего использовать инте1.ральный (И) и интегральный с предвареии>ем (интегрально-дифференциальный — ИД) за к>>иы регулирования.

Применение ПИ и ПИД законов регулирования позволяет сочетать быстродействие р1 гуля>ора, свойственное пропорциональ- @> ному р01 улированию, со сведением к минимуму статическои ошиоки, своиственным

>штеl р:>11>,н1>му регулированию. Применение дифф1 репциал>июй составляюшей (Д,) исI, к>>к> 1ает яраг ковременн1>1е отклонения pel у>и>руемой температуры, В .»>висимости от конкретных условий зкс>10 >и>>нита иногд» возникает необходим1>010 10JI>ко пропорциональное регулирование. В згом случае для уменьшения 50

0 I.1ии 101. кой ошибки предусмотрены устl>r>ii0 I>>1 точного регулирования нуля на выход1 авгогенераторного усилителя и ан >Jlol >>»0>о регулируюшего прибора.

55 !

1рим>:ление фогокомненс,>ционного уси>ьителя мои>ности позволяет одновременно с ">в10Klllтическим регулированием исполь— зова>ь ручное как сгупенчатое, так и

1 111>а нн1>е l>01 )) 111>рован ие >" 101нности, 1 1 о рас- t>0 ширяет возможность применения предложенного регулятора.

На чертеже приведена блок-схема устрЬйства.

Устройство >зевтоит из криостата 1, заполненного жидким хладагентом с размешенным в нем калориметром 2, внутри которого имеется датчик разности температур 3, связанный с аналоговым регулирую шим прибором 4через цепочку,,содержащую делитель опорного напряжения 5, запитываемый стабилизированным регулируемым источником опорного напряжения 6, фотокомпенсационный усилитель напряжения 7, автогенераторный усилитель 8 и блок точной установки нуля 9 на выходе автогенераторного усилителя. Аналоговый регулируюший прибор 4 через устройство точной установки нуля 1О на его вь>ходе связан с фотокомпенсационным усилителем мои1— ности 11, соединечным с нагревателем 3 2, размешенным в калориметре.

Выходы фотокомпенсационных усилителей напряжения 7 и мошности 11 связаны с двухканальным самописцем 13,. Параметры, контролируемые в процессе эксперимента, регистрируются измерительной схемой 14, содержашей потенциометр Р— 348, частотомер-хронометр Ф-599 и стабили-зированный источник тока П- 138 (на чертеже не показаны).

Устройство работает следуюшим обризом.

Температура образца повышается í! 1Т градусов источником тока П- 3 38 в течение времени Л >., измеряемого частотомером-хронометром Ф вЂ” 5 99.

Повышение температуры йТ регистри— руется потенцио> етром Р-348. По извес Iным формулам вычисляется удельная тецлоемкость образца. Адиабатный режим для образца создается и поддерживается автоматическим регулятором тепловых режимов, который работает следуюшим образом.

Сигнал с датчика разности температур

3 компенсируется на заданном уровне с помощью делителя опорного напряжения 5 стабилизированным источником опорног0 напряжения 6. Сигнал разбаланса усиливается в блоке предварительного усиления фотокомпенсационнь>м усилителем 7 и далее автогенераторным усилителем 8. При необходимости выставляется точный нуль усилителя 8 с помощью блока 9. Усиленный сигнал поступает на вход аналогового регулирующего прибора 4, в котором задается необходимый закон регулирования.

Точнь>й нуль выходного напряжения прибора 4 устанавливается блоком 1О. (выхода блока )О управлякиций си>нал нодаегся

485370 ния.

Составитель H 1ус.ева

Техред htj.cåìåíîâ КОРРектоР Л.Орлова

РедактоР O.Стенина и д. м J(3 5

Тираж 902

Подписное

ЦПИИПИ Государственногп комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 1I3035, Раушская наб., 4

Прсдприятне «Патент», Москва, Г-59, Бережковская . 24 ц» вход фотокомпенсационного усилителя внешности 11, в котором возможно ступенча гое и плавное регулирование коэффициента усиления по мощности, Выход усилителя 11 нагружен на нагреватель 12. Таким образом, при уменьшении разности температур против заданной между экраном калориметра и образцом автоматический регулчтор подает дополнительную мошность на экран калориметра и восстанавливает первоначальный перепад температур. При увеличении разности температур автоматический регулятор уменьшает мо цность на нагревателе экрана калориметра и его температура уменьшается за счет радиационного излучения в хладагент.

Двухканальный самописец 13 служит для контроля за поддержанием тепповых режимов и регистрации выходного напряжения.

Точность поддержачия темцературь или разности температур в диапазоне 4,2-200K составляет 10 град., а в диапазоне 20 — 4000K — 10 — 4 град.

Выходная мощность 40 ВА.

Предмет изoбретения

Устройство для исследования теплофи г зических> тепла охил! ических и термодинамических свойств различных вешств и диапазоне температур 4,2-400 К, сод-.ржащее криостат, в котором размещен калориметр с исследуемым веществом, связанный с0 схемой измерения KoBTpoJIiip)емых параметров и С регулятором тепловых режимов, выполненным в виде датчика разности температур, разл1е ценного в капориметре и связанного с фотокомпенщ сационным усилителем напряжения, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, регулятор тепловых режимов снабжен делителем опорного напряжения, запитанным оТ ста1б билизированного источника, и аналоговым регулирующим прибором, связанными между собой через последовательно соединенные фотокомпенсационный и автогене— раторный усилители и блок точной установки нуля, причем вход делителя напря— жения связан с датчиком разности тем— ператур, а выход аналогового регулирующего прибора через дополнительный блок точной установки нуля — с выходным фо25 токомпенсационным усилителем мошности нагревателя, размещенного в калоримегре, соединенным также со входом двух— канального сал1опишушего прибора, вдов рой вход которого связан с выходом фо30 токомпенсационного усшш геля напряж»