Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопреобразователей сопротивления

 

(72) Авторы изобретения

В. И. Домрачев, В. Г. Козин и В. Г. Куваев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ

ТЕПЛОВОЙ ИНЕРБИИ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

СОПРОТИ ВЛЕ НИ Я!

Изобретение относится к области температурных измерений и предназначено, для определения показателя тепловой инерции термопреобразователей сопротивления.

Известно устройство для измерения показателя тепловой инерции термопреобразователей сопротивления, содержащее мостовую схему, в одно иэ плеч которой включен исследуемый термопреобраэователь сопротивления, источник нагрева термопреобраэователя подключенный к

1О диагонали мостовой схемы, резистивный делитель, схемы сравнения, измеритель временных интервалов 111 .

Недостатком устройства является ниэ15 кая точность измерения ввиду нагрева элементов мостовой схемы при нагреве термопреобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения показателя тепловой инерции термопреобразователей сопротивления, содержащее мостовую схему в одно плечо которой включен исследуемый термопреобразователь, одна диагональ которой соеаинена с источником питания, а другая - со входом компаратора, измеритель временных интервалов (21 .

Недостатком устройства является большая погрешность измерения вследст вие сложности процесса обработки результата измерения, а также нагрева элементов мостовой схемы.

Бель изобретения - повышение точнос ти измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дискретно управляемый резистор, включенный в одно из плеч мостовой схемы, блок управления и транзистор, коллектор которого подключен к точке соединения термопреобраэователя и компаратора, а эмиттер под» ключен к общей точке источника питания, причем вход блока управления соединен с выкодом компарагора, а выкопы соот- ветственно соединены с базой Tp&HGHGI îpa, входом измерителя временных интер 4 э то

3 93228 валов и управляющими входами дискретно управляемого резистора.

На фиг. 1 представлено устройство, функциональная схема; на фиг. 2 - диаграмма изменения сопротивления R> исследуемого термопрербразователя в

t процессе измерения.

Устройство содержит источник 1 пи-. тания, транзистор 2, компаратор 3, блок

4 управления, измеритель 5 временных 1й интервалов, мостовую схему 6, в которую входят постоянные резисторы 7 и8, переменный резистор 9., исследуемый термопреобразователь 10 сопротивлений и дискретно управляемый резистор 11, состоящий из постоянных резисторов 12 и

13 и электронных ключей 14 и 15.

Дискретно управляемый резистор мо- жет быть включен в любое из плеч мостовой схемы, при этом меняется только алгоритм управления ключами.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии транзистор 2 закрыт, ключ 15 разомкнут, а ключ 14 замкнут. Переменным резистором 9 проводится балансировка мостовой схемы 6.

Условие баланса можно записать в виде где Я вЂ” начальное сопротивление

То исследуемого термопреобразователя 10;

Я Яйр - соответственно величины 9 31 сопротивлений рм исторов 7-9, По сигналу с блока 4 управления размыкается электронный ключ 14. В результате включения дополнительных резисторов 12 и 13 мостовая схема 6

40 выходит из баланса. Одновременно с размыканием ключа 14 на базу транзистора

2 начинают поступать управляющие импульсы, амплитуда которых нарастает во времени по экспоненпиальному закону, и происходит разогрев термопреобразоваМ теля 10, являющегося нагрузкой транзистора, импульсным током. Для уменьшения погрешности измерения длительность импульсов С „и длительность пауз Ги выбираются иэ условия Е rl cg яЫ<, где P — ожидаемый показатель тепловой инерции. В результате нагрева термопреобрвзователя импульсным током нарастающим во времени по экспонен. циальному закону, в конце нагрева в исследуемом термпреобразователе 10 устанавливается стационарное распределение температуры, а это существенно по9 4 вышает точность измерения. Нагрев ведется до тех пор, пока сопротивление термопреобразователя 10 не достигает величBHbl я Р Ry р

r0 я 12 1Ъ где Р, P - соответственно велиТ - - Та.чины сопротивлений резисторов 12 и 13.

Мостовая схема приходит в бананс и в паузе на выходе компаратора появляется нулевой сигнал, по которому блок управ пения одновременно выполняет следующие операции: запускает измеритель 5 временных интервалов, прекращает нагрев, подав на базу транзистора 2 нулевое напряжение, замыкает, ключ 15. Шунтирование резистора 13 вызывает разбаланс мостовой схемы 6. При охлаждении термопреобразователя 10 его сопротивление уменьшается по экспонентцтальному закону и при некоторой температуре достигает

R1 величины R = к + R„. Мостокф вая схема 6 проходит точку баланса. В момент прохода уочки баланса срабатывает компаратор. По сигналу с компаратора блок управления останавливает измеритель временных интервалов.

Показатель тепловой инерции Е связан с измеренным .интервалом времени Дt: выражением аХ „ДС

E.-= еи-т ьз - ем " R и -R()

При выполнении условия О4а + 14/ =Е

1Ъ 412. / где - основание натурального логарифма, что достигается подбором резисторов

12 и 13

Я = Г

Наличие в предлагаемом устройстве новых элементов выгодно отличает его от известного устройства, так квк позволяет упростить процесс измерения повысив при этом точность измерения, а также снизить затраты времени на проведение измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопреобраэователей сопротивления, содержащее мостовую схему, в одно плечо которой включен исследуемый термопреобраэова тель, одна диагональ которой соединена с источником питания, а другая - с входом компарвтора, измеритель временных интервалов, отличающееся т м. что, r.

932289 целью повышения точности измерения, в него введены дискретно управляемый резистор, включенный в одно из плеч мостовой схемы, блок управления и транзистор, коллектор которого подключен к зочке соединения.термопреобразователя и компаратора, а амиттер подключен к обшей точке источника питания, причем вход блока управления соединен с выходом компаратора, а выходы соответственно соединены с базой транзистора, входом измерителя

6 временных интервалов и управляюшими входами дискретно управляемого резистора.

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1. Патент США N 3759083 кл. 73 - 1F опублнк. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

hb 597931, кл. G 01 К 15/00, 1976 (прототип) .

932289 Составитель Я. Соболев

Редактор Ю. Середа Техред д„уейвес Корректор A. Ференц

Заказ 3763/59 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного коми гета СССР

° по делам изобретений и открытий

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

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