Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар

 

ОПИСАНИИ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено О? . 1О. 80 (21) 2g8827pg18 1p с присоединением заявки И(23 ) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 К 7/14

Гвеударетвеяыя квяятвт

СССР ао делен язвВрвтеяяй я втярытяЯ (53) УДК 536. 532 (088. 8) Опубликовано 07.06.82. Бюллетень И 21

Дата опубликования описания 07.06.82 (72) Авторы изобретения

B.À.Вильшук и C.В.Фроловский т (;., Омский политехнический институт

» (71) Заявитель (4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ

ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРМОПАР

В устройстве термометр сопротивления включен к плечо мостовой схемы, которая перед измерением балансируется. При измерении показателя тепловой инерции термопары последнюю необходимо включать в специальную схе" му, обеспечивающую нулевой выходной . сигнал при различных температурах.

Это ведет к снижению точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения показателя тепловой инерции термопары, содержащее нагреватель, усилитель, переключатель, запоминающее устройство с ключом сброса, масштабный усилитель, аналоговый ключ, схему сравнения, устройство сброса, цифровой индикатор временных интервалов.

В устройстве первоначально фиксируется уровень Е - установившееся значение выходного сигнала тер1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, например, при измере" нии показателя тепловой инерции промышленных термопар в условиях естественного теплообмена термопары со сре- з дой, в которой она находится.

Известно устройство для измерения показателя тепловой инерции термопреобразователей, содержащее усилитель, корректирующее звено, делитель, 1О сумматор, счетчик импульсов С13.

Недостатком устройства является низкая точность измерения.

IS

Известно также устройство для измерения показателя тепловой инерции термометров сопротивления, содержащее усилитель, коммутатор, запоминающее устройство с устройством сброса сигнала, две схемы сравнения, ключ, измеритель временных интервалов, источник нагрева термометра, переключатель E2).

3 934253 мопары, пропорциональное температуре среды, в которой она размещена.

Затем после нагрева термопары, измеряется промежуток 4 t между моментами времени и А и t в которые выходной сигнал термопары достигает пороговых значений Е и Е . Подбором элементов масштабйого усилителя добиваются выполнения соотношений

Ео- 272 - / при которых показатель тепловой инерции термопары V =ай, при этом точность измерения ь" пропорциональна Ю точности. выполнения упомянутых соотношений между Е0 Е „v E 3

Недостатком устройства является то, что момент записи значения Е и моменты „ и с разделены достаточно большим временным интервалом, за который из-за внешних воздействий, а также из-за нагрева термопары, температура контролируемой среды изменится, а устройство при фиксировании моментов времени t и t по достижении сигналом термопары значений

Е и Е,1. это изменение не учитывает.

Цель изобретения - повышение точностм измерения показатеЛя тепловой инерции термопар.

Йоставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй и третий блоки памяти с ключами сброса, при этом все блоки памяти своими входами подключены через первый аналоговый ключ к выходу усилителя, два эз логарифмирующих усилителя, подключенных к блокам памяти, причем выход первого блока памяти подключен к неинвертирующему входу первого логарифмирующего усилителя, выход второго блока памяти - к инвертирующему входу первого и неинвертирующему входу второго логарифмирующих усилителей, выход третьего блока памяти - к инвертирующему входу второго логарифмирующего усилителя, дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого, а инвертирующий вход - к выходу вто50 выходами подключен к управляющим входам аналоговых ключей и ключам сброса блоков памяти, генератор импульрого логарифмирующях усилителей, второй аналоговый ключ, через который измерительный прибор подключен к выхо-. ду дифференциального усилителя, блок коммутации и сброса, который своими соВ выход которого подключен к тактовому входу блока коммутации и сброса.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар содержит нагреватель 1, усилитель 2, переключатель 3 для подключения термопары 4 к нагревателю l или к входу усилителя 2, первый аналоговый ключ содержащий элементы 6 и О коммутации для подключения выхода усилителя 2 к входам блоков 9 - 11 памяти с ключами сброса соответственно, первый логарифмирующий усилитель

12, неинвертирующий вход которого подключен к выходу блока 9 памяти, инвертирующий вход — к выходу блока

1О памяти, второй логарифмирующий усилитель 13, неинвертирующий вход которого подключен к выходу блока lO памяти, инвертирующий вход — к выходу блока 11 памяти, дифференциальный усилитель 14, неинвертирующий вход которого подключен к выходу логарифмирующего усилителя 12, инвертирующий вход - к выходу логарифмирующего усилителя 13, измерительный прибор 1, подключенный к выходу дифференциального усилителя 14 через второй аналоговый ключ 16, генератор

17 импульсов, подключенный к тактовому входу блока 18 коммутации и сброса, который содержит пятиразрядный регистр 19 сдвига, выход первого разряда которого подключен к управляющему входу элемента 6 коммутации, выход второго разряда - .к управляющему входу элемента 7 коммутации, выход третьего разряда - к управляющему входу элемента 8 коммутации, выход четвертого разряда - к S-входу первого RS-триггера 20, выход 0 которого подключен к управляющему входу второго аналогового ключа 16, и через инвертор 21 и логический элемент 22:" к S"âõoäó второго RS-триггера 23, выход Q которого подключен к одному из входов логического клю.. ча 24, выход пятого разряда - к входам ключей сброса блоков 9 - 11 памяти, ключ 25 - для подачи нулевого потенциала на второй вход логического элемента 22 и на инвертор 26, выход которого подключен к установоч ному входу регистра 19 сдвига и к квходу RS-триггера 20, ключ 27—

9342 для подачи нулевого потенциала на вход инвертора 28, выход которого подключен к R-входу RS-триггера 23, причем второй вход логического ключа 24 является тактовым входом блока 18 сброса и коммутации, а его выход подключен к тактовому входу регистра 19 сдвига, Устройство работает следующим образом. Щ

Перед началом измерений производят кратковременное замыкание ключа

25 "Сброс". Полученные при этом на выходах инвертора 26 и логического элемента 22 сигналы логической еди- t5 ницы устанавливают RS-триггер 20 по выходу ч, и RS-триггер 23 по выходу состояние логического нуля, а пятиразрядный регистр 19 сдвига - в состояние 00001. При этом второй аналоговый ключ 16 отключает измерительный прибор 15 от выхода дифференциального усилителя 14, логический ключ 24 не пропускает сигнал от генератора 17 импульсов на вход регистра 19 сдвига, который сигналом логической. единицы на выходе пятого разряда производит сброс в блоках 9 - 11 памяти.

ПосЛе нагрева термопары током нагревателя 1 ее подключают переключателем 3 к усилителю 2, напряжение на входе которого с этого момента времени начинает убывать по экспоненте к значению, соответствующему температуре контролируемой среды. При кратЬ ковременном замыкании ключа 27 "Пуск" н 35 сигнал логической единицы, появляющийся на выходе инвертора 28, перебрасывает RS-триггер 23, выходной сигнал которого открывает логический ключ 24. На вход регистра 19 сдвига

Фф начинают поступать тактовые импульсы от генератора 17, которые через постоянные интервалы времени дй, равные периоду следования импульсов Т, после4j довательно устанавливают выходы регистра t9 сдвига в состояния 10000, 01000, 00100, 00010. При этом сигналы логической единицы на выходах первых трех разрядов последовательно открывают элементы б - 8 коммутации в указанном порядке, и в блоки 9 - 11 .памяти записываются уровни напряже ний Е„, Е и Е, соответствующие выходным сигналам усилителя 2 через интервалы времени дй. По окончании sa- 55 писи уровней сигнала на выходе логарифмирующего усилителя 12 установится сигнал, соответствующий lg(E -E ), 53 6 на выходе логарифмического усилителя

13 - 1о(Е -Е ), а на выходе дифференциального усйлителя 14

10(Е„-Е,) -1g(E - ) =10((Е„-E )/

/(Е -Е Ц .

По сигналу логической единицы на выходе четвертого разряда регистра

19 сдвига RS-триггер 23, сигнал на который поступает через инвертор 21 и логический элемент 22, перебрасывается в исходное состояние, закрывая логический ключ 24, RS-триггер

20 перебрасывается также и открывает второй аналоговый ключ 16, который подключает измерительный прибор 15 к выходу дифференциального усилителя

14.

Показатель тепловой инерции термопреобразователей можно определить из выражения с = t/1п ((Е1-Е ) /(Е -Е5Ц .

Это выражение можно привести к следующему виду

=дм.10Е/10((Е„-Е )/(Е -ЕЭ))

В предлагаемом устройстве дифферен .циальный усилитель 14 имеет коэффициент усиления

К=(дй-1gР) "=const.

Таким образом, сигнал Hà его выходе, величина которого контролируется измерительным прибором 15, равен

S=K 1g ((Е. -Е ) /(E -Eg))=1/t.

Измерительйый прибор, шкала которого проградуирована в значениях

1/S, показывает прямое значение Т .

Применение предлагаемого устрой" ства для измерения показателя тепловой инерции промышленных термопар позволяет повысить точность измере" ния нестационарных температур контролируемых объектов, что ведет к упрощению, а следовательно, и к удешевлению систем автоматического контроля и регулирования технологическими процессами. формула изобретения

Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар, содержащее нагреватель, усилитель, переключатель, подключающий термопару к нагревателю или к входу усилителя, первый аналоговый ключ, пврвый блок памяти с ключом сброса, 35

ВНИИПИ Заказ 3913/34 Тираж 887 Подписное

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

7 93425 измерительный прибор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены второй и третий блоки памяти с ключами сброса, при этом все блоки памяти своими входами подключены через первый. аналоговый ключ к выходу усилителя, два логарифмирующих усилителя, подключенных к блокам памяти, причем выход первого бло- 10 ка памяти подключен к неинвертирую-щему входу первого логарифмирующего усилителя, выход второго блока памяти - к инвертирующему входу первого и неинвертирующему входу второго 15 логарифмирующих усилителей, выход третьего блока памяти - к инвертирующему входу второго логарифмирующего усилителя, дифференциальный усилитель неинвертирующий вход ко- 20 торого подключен к выходу первого, 3 8 а инвертирующий вход — к выходу второго логарифмирующего усилителей, второй аналоговый ключ, через который измерительный прибор подключен к выходу дифференциального усилителя, блок коммутации и сброса, который своими выходами подключен к управляющим входам аналоговых ключей и ключам. сброса блоков памяти, генератор импульсов, выход которого подключен к тактовому входу блока коммутации и сброса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 300783, кл. С 0 1 К 7/14, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

N 525862, кл. 6 01 К 15/00, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

Н 655912, кл. 6 О! К 15/00 1977 (прототип).