Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар

 

Союз Советсннк

Сецнавнстичесник

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1н655912 р,ю ФВВФ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено100377 (21) 2460309/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 0504.79. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 060 4,79 (51) М. Кл.

G 01 К 15/00

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений н открытий (53) УДК 536.513 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Г.Зубов, H.Ã.Êîâàëü÷óê, И.д.Пытель и К.С .Семенистый (73) Заавнтель

Физико-механический институт АН Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ

ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРМОПАР

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть использовано, например, при измерении показателя тепловой инерции промышленных термопар в условиях естественного теплообмена термолары со средой, в которой сГна находится.

Известны устройства для измерения показателя тепловой инерции термопар, использующие метод фиксации нескольких значений выходного напряжения термопары в определенные моменты времени tq u tg на кривой разгона термопары при ее нагреве или охлаждении (1-3) . И

Известно также устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, на греватель, схему сравнения и регистрирующий блок (4). Ю

Известное устройство имеет недостаточную точность, обусловленную тем, что в процессе измерения сигнал термопары дифференцируется.

Цель изобретения — повышение точ- а5 ности измерения показателя тепловой инерции термопары в условиях естественного теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения пока- 80 эателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, нагреватель, схему сравнения и цифровой регистратор, введены запоминающее устройство с ключом сброса, подключенное к выходу усилителя, масштабный усилитель, подключенный к выходу запоминающего устройства, аналоговый ключ, соединяющий два выхода масштабного усилителя со входом схемы сравнения, другой вход которого соединен с выходом усилителя, одновибратор и триггер, вход которого подключен к выходу схемы сравнения, а выходы — к управляющим входам аналогового ключа, причем один выход триггера соединен также через одновибратор с ключом сброса запоминающего устройства, а другой— с управляющим входом цифрового регистратора.

Схема устройства изображена на чертеже.

Устройство содержит переключатель

1 рода работы, источник 2 нагрева термопары, измерительный усилитель

3, трехполюсный переключатель 4, запоминающее устройство 5 с ключом сброса, масштабный усилитель 6, трехполюсный аналоговый ключ 7, схему сравнения 8, триггер 9, цифровой ре655912 щения

1,10

R 2(R 3+ 4) и, как следствие, при этом и — 4,2? 2

Rg

Яя

=Ф, так как

Ро

К1/Ер-1

На/Ео-<

Затем переключатель 1 рода работы переводят на определенный промежуток времени (например, 3-5 сек) в положение нагрев (Н).. Термопара при . . этом подключается к источнику 2 нагрева и последний при помощи переменного тока разогревает термопару до некоторой температуры, превышающей температуру среды, в которой находится термопара. гистратор, состоящий из генератора опорной частоты 10, ключа 11, счетчика 12 и блока цифровой индикации

13, и одновибратор 14.

Устройство работает следующим образом.

Ко входу устройства подключают исследуемую термопару, которая установлена непосредственно на объекте и находится в среде с определенной температурой в условиях естественого теплообмена. Перключатель 1 рода 10 работы устанавливают в положение измерение (И), а трехполюсный переключатель 4 - в положение а .

На выходе термоиары имеется установившееся значение сигнала, пропор- 15 циональное Е, которое после усиления . измерительным усилителем 3 через трехполюсный переключатель 4 поступает в течение времени, равного постоянной времени интегратора, на запоминающее щ устройстно 5„ выполненное, например, в виде интегратора.

Известно, что значение показателя

Ф тепловой инерции термопары связа-но со значением A t = tg ty следующей зависимостью:

Ф=

ht . Е /Ео-1 е„

Я ЯО- ( где Е и Ей — мгновенное значение выходного напряжения термопары в моменты времени t a tp соответственно;

Еэ — установившееся значение выходного сигнала термопары, пропорциональное температуре среды, в которой 35 она размещена.

Легко видеть, что т. = At при равенстве единицы знаменателя приведенной формулы, т.е. при определенных значениях отношений Е4/Ео и Е / Eo ° 40

Масштабный усилитель 6 преобразует значение Е0 в напряжения Е и Ер, определяемые соотношением элементов масштабного усилителя.

Нри этом выполняются равенства:

Ry Н В,4«= @o и Иа ® Mo э а(® з+ н4)

Подбором резисторов R, Ей, 83 и

В4можно обеспечить, например, соотно50

После этого переключатель 1 возвращается в исходное положение И, а трехполюсный переключатель 4 — в положение б . В этом положении на один вход схемы сравнения 8 с измерительного усилителя 3 поступает усиленное напряжение Е (t) исследуемой термопары, изменяющееся по закону затухающей экспоненты с постоянной времени Ф .

На другой вход схемы сравнения 8 через открытый транзистор 14 трехполюсного аналогоного ключа 7 с масштабного усилителя 6 поступает постоянное напряжение Е .

В момент времени tg, когда текущее значение напряжения Е (t) достигает значения Е, схема сравнения

8 своим выходным импульсом переводит триггер 9 в нуленое состояние, благодаря чему на управляющие входы трехполюсного .аналогового ключа 7 поступают напряжения, закрывающие транзистор -5 и открывающие транзистор 16. Теперь на схему сравнения 8 через открытый транзистор 16 поступает постоянное напряжение Ер.

При этом одновременно выходным сигналом триггера 9 замыкается ключ

11 отсчетного блока., и на счетчик

12 с генератора 10 опорной частоты поступают импульсы, количество которых высвечивается в блоке цифровой индикации 13.

При достижении напряжением Е (t) значения Ецсхема.сравнения 8 срабатывает вторично и переводит триггер

9 н единичное состояние. Ключ

11 размыкается, на управляющие входы трехполюсного аналогового ключа 7 поступают напряжения, открывающие транзистор 15 и закрывающие-16. Одновременно передним фронтом импульса триггер 9 запускает одновибратор

14, который формирует короткий импульс, замыкающий кратковременно ключ 11 сброса значения Ео в запоми нающем устройстве 5. Устройство готоьо к следующему измерению.

Время замыкания ключа 11 цифрового регистратора пропорционально измеряемому значению показателя тепловой инерции термопары.

Предложенное устройство позволяет повысить точность измерения показателя тепловой инерции термопар в условиях естественного теплообмена.

Формула изобретения

Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, нагреватель, схему сравнения и цифровой регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены запоминающее устройство с ключом сброса, подключенное к ныходу усилителя, масштаб6559 12

Составитель Ю. Анди янов

Техред З.Фанта Корректор М.!1ожо

Редактор Б. Федотов

Заказ 1500/31 Тираж 765 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 ный усилитель, подключенный к выходу запоминающего устройства, аналоговый ключ, соединяющий два выхода масштабного усилителя со входом схемы сравнения, другой вход которой соединен со входом усилителя, одновнбратор и триггер, вход которого подключен к выходу схемы сравнения, а выходы— к управляющим входам аналогового ключа, причем один выход триггера подключен также через одновибратор к ключу сброса запоминающего устройства, а другой — к управляющему входу цифрового регистратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ярышев Н.A. Теоретические основы измерения нестационарных температур. 1967.

2. Самсонов Г.В. и др. Датчики для измерения температуры в промышленности. Киев, 1972, с. 38-39.

3. Авторское свидетельство СССР

9267123, G 01 К 15/00, 1968.

4. Авторское свидетельство СССР

9300783 G O1 К 7/14, 1969.