Устройство для измерения количества тепла

 

(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 01. 02.77(2 ) 2448029/18-10 е присоединением заявки,%— (23) Приоритет—

Опубликовано 05.10.79. Бюллетень ЛЪ37

Q 01 К: 17/10

Госуде рствввньй квмктет ссср

50 дрлвм к366рбпимм и Открьтмк (sa) mK» . 53 (088.8 ) Дата опубликования описания 15.10.79 (72) Авторы изобрел ения

С. А. Богатырев, Б. C. Малой и Г. А. Логинов ь (7t) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА

Изобретение относится к области тепловых измерений, например, к измерению количества тепла, переносимого жидкостью.

Известны устройства для измерения количества тепла, содержащие термосопротивление, установленные в потоке жидкости, выходную схему и показывающий прибор (1)

Однако известные устройства имеют большую погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерении количества тепла, содержащее термосопротивления, частотный датчик объемного расхода теплоносителя, выход которого подключен к входу генератора импульсов, состоящего из двух триггеров, соединенных между собой через мультивибратор, усилитель, показывающий прибор, формирователь импульсов тока (2 ) .

Однако известное устройство обладает недостатками, заключающимися в, Том, что питание термосопротнвлений импульсным напряжением производится по различным цепям, что приводит к ошибке измерения из-за разброса параметров этих цепей, кроме того, не учитывается изменение плотности жидкости под действием температуры, и зависимость частоты выходного сигнала датшка расхода нелппейна, что является

1О источником дополнительной погрещности и змерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения, Это достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно вве» пены блок коррекции, аналоговый ключ, два время-импульсных преобразователя, ооеднненных последовательно, а формирователь импульсов тока снабжен дополнительным входом, подключенным к выходу первого прел я-импульсного преобразователя, аналог;.вь.й вход которого через усилитель подключен к диагонали моста, образованного термосоцротивлениями, .к одному из плеч

6903 которого подсоединен входом блок коорекции, подключенный к входу Второго время-импульсного преобразователя, подсоединенного через соединенные последовательно аналоговый ключ и фильт1 низкой частоты к показывающему прибору причем ко второму Входу аналогового

1 ключа подключен источник опорного напряжения, а. к другой диагонали мостовой схемы подключен выход формироватс — 1о ля импульсов тока, подсоединенного основным входом - выходу генератора нмпуль .Ов, подключенного также к дискретному, Входу первого время-импульсного преобразователя. 15

Бремя-импульсный преобразователь содержит три аналоговых ключа, oIIepaционный усилитель, ПОдключенный к ВхО— ду преобразователя через сопротивление и аналоговый ключ, источник опорного 2п напряжения, который через второй аналоговый ключ также подключен к входу операционного усилителя, нуль-орган, подключенный входом к выходу усилителя, а выходом — к входу триггера,логическую схему ИЛИ-НЕ подключенную вхсдом к выходу триггера через второй аналогОВыи ключ, а ВыхОдОM — к третьему аналоговому ключу, Б генератор импульсов тока допсслни30 тельно введены время-импульсный преобразователь и источ п1к опорного нагряжения, подключенный к входу дополпител =. ного преобразователя, выход которо:.-о соединен с входом триггера, образующего выход ге пер Втор а импульсов.

На фиг. 1 показано описываемое устройство для измерения количества тепла,, где 1, 2, 3, 4 — термосопротивлепиа, 5 — частотный датчик объемнс1го расхода, 6 — вход генератора импульсов, 7 — генератор импульсов, 8 — формирователь импульсов тока, 9 — основной вход формирователя импульсов, 10 — выход генератора импульсов, I. 1 и 12 — выходы формирователя импульсов, 13 — усилитель, 14 — вход время-импульсного преобразователя, 1 5 — время-импульсный преобразователь, 16 — вход блока коррек р ции, 17 — блок коррекции, 18 — вь1ход блока коррекции, 19 — вход второго время-импульсного преобразователя, 20— второй время-импульсный преобразователь, 2 1 — выход первого преобразова55 тела, 22 — дискретный вход второго преобразователя, 23 — дополнительный вход формирователя импульсов тока, 24— дискретный вход первого преобразовате31 Д ля„25 — выход второго преобразователя, 26 — управляющий ВКОД аналОгОВОгО ключа, 27 — аналоговый ключ, 28 — ВыхОд ключа, 29 — источник опорного напряжения;

30 — выход ключа, 31 — фильтр низкой частоты, 32 — показывающий прибор.

На фиг. 2 показаны графики токов и напряжений v. различных точках схемы устройства для измеоения количества тепла, где Л, Б, С, D G Е, V„ II — импульсы тока U — напряжение, 3 — ток, — время.

IIa фиг. 3 показано устройство Время-импульсного преобразователя, где

33 — операционный усилитель, 34 — выход усилителя, 35 — конденсатор, 36 вход усилителя, 37 — аналоговый ключ, 38 — сопротивление, 39 — второй аналоговый ключ, 40 — сопротивление, 41 источник опорного напряжения, 42 нуль-орган, 43 — вход триггера, 44 триггер, 45 — второй вход триггера, 46 — вход ключа, 47 — вход логической схемы, 4 8 — логиче "х aII схема "И ЛИ11Е", 49 — вход ключа, 50 — Вход логической схемы, 51 — управляющий вход ключа, 52 — третий аналоговый ключ.

Иа фиг. 4 чоказан генератор импульсов тока, где 53 — триггер, 54 — мультивибратор„55 — дополнительный времяимпульсный преобразователь, 56 — допо нительный источник опорного напряжения, 57 — второй триггер.

Устройство работает следующим образом. Для измерения объемного расхода жидкости используется частотный датчик объемного расхода 5, частота f выхОдпых импульсОВ (сма фиг 2 ) K0To» рого связана с замеряемым расходом

О .Оотношением (К и К вЂ” константы).

Каждьй второй выходной импульс датчика расхода 5 побуждает генератор импульсов 7 к формированию импульса Б, длительность g которого связана ". частотой g импульсов Л соотношением (К., — константа).

Импульс Б с выхода 10 генератора импульсов 7 постугает на вход 9 форми25

5 Воо рователя 8, который вырабатывает импульс тока С стабильной амплитуды с.а и длительности, равной длительности / импульса В, поступающего на вход 9 формирователя 8. 5

Выходы 1 1 и 1 2 формирователя 8 соединены с одной из диагоналей моста, составленного из термосопротивлений 1, 2, 3, и 4. Термосопротивления 1 и 2 установлены в патрубке подвода жидкос ти (на чертеже «е изображен), а термэсопротивления 3 и 4 в патрубке отвода жидкости (на чертеже не изображен), в котором установлен также частотный дат чик расхода 5.

З5

При идентичности термосопротивлений

1, 2, 3 и 4 и аппроксимации величины сопротивления Rt термосопротивлений 1, 2, 3 и 4 соотношением

Е( где g — величина термосопротивления при =0 С, о

Д вЂ” температурный коаффициент сопротивления, - значение температуры, импульс тока С наведет на другой диагонали моста импульс напряжения Xl величина У которого равна зо

У =<а, 4(tz-t,)g, Этот импульс усиливается усилителем

13 и подается на аналоговый вход 14 время-импульсного преобразователя 15, 35 на дискретный вход 24 которого поступает импульс В от генератора импульсов 7. Время-импульсный преобразователь 15 предстваляет собой устройство, которое формирует импульс Е, следующий по времени непосредственно вслед за импульсом В, поступающим на дискретный вход 24, а длительность 6 сформированного импульса Е пропорциональна произведению амплитуды Uy импульса 3, поступающего на аналоговый вход, на длительность ltd импульса В, т.е.

,. -, „, A(t, -t )(«К (1 -1)(К - К), 1 — константа.

Этот импульс E поступает на допопнительный вход 23 формирователя 7, который вырабатывает импульс F тока стабильной амплитуды < и длительности, равной — Этот импульс F тска наводит на термосопротивлении 4 импульс напряжения С с амплитудой Ь р, равной

У = — Я (S WZ ).

Этот импульс Q поступает на вход блока коррекции 17, который вырабатывает импульс напряжения Н с амплитудой ь н пропорциональной плотности жидкости в месте установки датчика расхода 4, которая в некотором диапазоне рабочих температур аппроксимируется выражением

/ = (-pt), где о плотность жидкости гри 4 0 С, — температурный козффицпен плотt ности, — значение температуры, Lie = K6 У, = Ir6 3; и -,бс ) (К вЂ” константа). Блок коррекции 17 осуществляет преобразование напряжения (/ поступающего на вход 16 в соответствии с выражением

U и,3 H,6,(,„, У

Е где g =Y (+ — ), Я п е и

Е Е

1 =) „° У ° и (К вЂ” константа) .

Учитывая, что U

1 Я Я

=К (к — —,h ) .

Ь 3 1 g Z .получаем

Напряжение амплитудой U с выхода ,50

18 блока коррекции 17 подается на аналоговый вход 19 время-импульсного пре.образователя 20,. на дискретный вход

22 которого подается импульс Е с вы R Ф(Л f-y) хода 21 преобразователя 15 длитель1 55 ность g

Преобразователь 20 функционирует аналогично преобразователю 15 и„следовательно, формирует. импульс 4, дли7 6903 тельность 1 которого пропорциональна произведению напряжения U> Ila arrarlc говом входе 19 и длительности ймпульса g на дискретном входе 22, т.е. равна . Е, 5

1„-К f. У„=1 / (1 -1 ) К - —.К к У )=

У . и„И,-, (к,- -, „) где К К K K

10 5 6 9 — константа. IO

Импульс L, поступая на управляющий вход 26 аналогового ключа 27, приводит к замыканию на время t ключа27, В течение этого времени напряжение

Qg от источника опорного напряжения

29 через фильтр низкой частоты 31 поступает на показывающий прибор 32.

Если учесть что частота следования

1 импульсов равна p/2, то можно сделать, вывод о величине напряжения на выходе

1 .фильтра 31, которое будет равно

LT.u t

Е (Z

=1" à }1 (I -t. },(}I — — }:)}.=

2. f. Ю Z f 1 —, }rÄ(f,-a,)(11, j-><,) = =;,;-,)y,.

U) (K — К ), т.е. пропорционально п роизведени ю ра зп ости темпе р ату р н а объемный расход и на плотность или Irpo- з5 порционально тепловыдеЛению, что и Отражается показывающим прибором 32.

Каждый время-импульсный преобразователь 15,20 выполнен на основе операционе1ОГО усили геля 33 рабогаюшего Irr в режиме двухтоктного интегрирования.

Предложенное устройство позволяет повысить точность измерения количества тепла, выделяемого в разл111ных промыЕДленных установках. 45

Формула изобГ}етения

1. Устройство для измерения количества тепла, содержащее термосопротивлеиия, частотный датчик Объемчого рас.хода теплоносителя, выход которого под50 ключен к входу генератора импульсов, состояшего из ДВух триггерОВ, соединен ных между собой через мультнвибратОр, усилитель, показыВаюший IrpH6op фоp&H рователь импульсов тока, о т л и ч а55 ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство .дополнительно введенея блок коррекции, 31 анялогoBьей клю rу ИСТО 111HK Опорного на

Г1 Г} и же H H 5I ф11л ьт Р 11 и зк О и roc To T b! д Ва время-импульсных преобразователя, соеди- ненных последовательно, а формирователеэ им1!ульсОВ ГОкя с11абжен дополе111— тельным входом, подключеен1ым к выходу первого время-импульсного преобразователя, аналоговый вход которого через усилитель подключен к диагонали моста, образованного термосопротивлепиями, к одному из плеч которого подсоедие1ен входом блок коррекции, подключенный к входу второго время-импульсного преобразователя, подсоединенного через последовательно соединеные аналоговый клЕОч и фильтр низкой часто ты к показываю1пему прибору, при1ем ко

Второму вхОду аналогового ключа под"соединен источник опорного напряжения, а к другой диагонали моста подключен выход формирователя импульсов тока, ПОДСОЕДИНЕННОГО ОСНОВНЫМ ВХОДОМ К ВЫходу генератора импульсов, подключенного также к дискретному входу первого время-импульсного преобразователя.

2. Устройство по п.1, О т л и ч аю еп е е с я тем, что время-импульсный преобразователь содержит три аналоговых ключа, операционный усилитель, подключенный к входу преобразователя через сопротивление и аналоговый ключ, источник опорного напряжения, который через второй аналоговый ключ также

ГЕодключен к входу Операционного усилителя„ нуль-орган, подключенный входом к выходу усилителя, а Выходом — к входу триггера, логическую схему ИЛИHF пОдеГл10ченную ВходОм к ВыхОду триг— гера через второй аналоговый ключ выходом — к третье}.1у аналоговому ключу

3. YOTpoHOTBO Ilo и. 1, ю щ е е с я тем, что В генератор импульсов тока дополнительно Введены время-импульсный преобразователь и источЕПГК ОПОР ЕЕОГО IIBIIPBÆeÍÈß. ПОДКЛЮЧЕННЫЙ к входу дополнительного преобразователя, Выход которого соединен с входом триггера Образуюгдего Выход генерато ра импул}сов, Исто11ЛГки информации, принятые во внимание }1ри экспертизе

1 Пвте!1т СПАЛ Nl 3537 3 1 1 кл. Q 01 К 17/08, Опублик. 1.970.

2. Патент США е "ъ 3812713 кл. Q 01 К 17/10, Онублик. 1974. (пе}ототи 1Г 1Е „

6&0331

Составитель А. Терехов

Редактор Л. Бибер Техред С. Мигай- Корректор H. Горват

Заказ 5951/38 Тираж 766 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мскжва, Ж-35, Раушсхая наб., д. 4 5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектнаа 4

Устройство для измерения количества тепла Устройство для измерения количества тепла Устройство для измерения количества тепла Устройство для измерения количества тепла Устройство для измерения количества тепла Устройство для измерения количества тепла 

 

Похожие патенты:

Тепломер // 32767

Тепломер // 32766

Тепломер // 29050

Изобретение относится к устройствам измерения и учета тепловой энергии, передаваемой по трубам жидкими или газообразными теплоносителями

Изобретение относится к космической технике, конкретно к способам регулирования температуры теплоносителя в системах терморегулирования космических аппаратов (КА) с излучательным радиатором, и может использоваться при эксплуатации космических аппаратов различного назначения, преимущественно с длительным пребыванием на орбите

Изобретение относится к космической технике, в частности к системам терморегулирования (СТР) связных спутников

Изобретение относится к области приборостроения, связанной с измерениями расхода тепловыми расходомерами

Изобретение относится к устройствам для измерения тепла в системах водоснабжения, отопления и вентиляции

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды. Заявлен способ определения теплового потока (dQ/dt), исходящего от теплонесущей текучей среды (12), которая представляет собой смесь по меньшей мере двух различных текучих сред и которая протекает через пространство (11) потока от первого положения, где она имеет первую температуру (Т1), ко второму положению, где она имеет благодаря этому тепловому потоку (dQ/dt) вторую температуру (Т2), которая ниже, чем упомянутая первая температура (Т1). Плотность и удельную теплоемкость упомянутой теплонесущей текучей среды (12) определяют путем измерения скорости (vs) звука в упомянутой текучей среде, а упомянутые плотность и удельную теплоемкость упомянутой теплонесущей текучей среды (12) используют для определения теплового потока (dQ/dt). Также предложено устройство для реализации указанного способа, включающее средство для измерения дифференциальной температуры, средство для измерения абсолютной температуры, средство для измерения скорости звука в текучей среде, средство для измерения объемного расхода, а также блок оценки для определения теплового потока на основании полученных данных. Технический результат - повышение точности определения теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Наверх