Устройство для измерения показателя тепловой инерции частотных термодатчиков

 

О П И С A H И E (939965

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски к

Социалистическими

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сана-ву(22) Заявлено28, 11. 80 (21) 3009214/18-10 с присоединением заявки М— (23) Прноритет— (51}М. Кл.

С 01 К 7/14

Ввуаарстювы0 квмятвт

СССР аа дмам «звбрвтвккк

II етврмтяя (53) УДК 536. 532 (088.8) Опубликовано 30. 06 82 ° бюллетень,% 24

Дата опубликования описания 30. 06.82

В А. Вильшук и А. В. Косых! . i

Омский политехнический институт: », — — -- I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ

ИНЕРЦИИ ЧАСТОТНЫХ ТЕРМОДАТЧИКОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения показателя тепловой инерции датчиков температуры с частотным выходом. . 5

Наличие определенной массы у реального датчика температуры и конечной тепловой проводимости цепи датчикконтролируемая среда не позволяет получить достоверную информацию о состоянии среды при резких колебаниях температуры последней. Изменение температуры датчика при воздействии на него скачкообразного изменения температуры выражается 15

Т =(Тн - Тк) е +Т„, (1) где Т - температура датчика в момент времени

Т„ - начальная температура среды, в которой находился датчик го .(начальная температура датчика);

Т„ - конечная температура среды, которую принимает датчик по окончании переходного тепло. вого процесса;

С - показатель тепловой инерции датчика.

Для датчиков, обладающих близкой к линейной зависимости частоты выходного сигнала от температуры, можно записать выражение (1) в следующем виде

f(t)=(f> - „) .. +f„(2) где f (t), f„, f< — частоты датчика при температурах Т Тн, Тк соответственно.

Известно устройство для измерения показателя тепловой инерции термодатчиков, содержащее усилитель, к выходу которого подключено запоминаю" щее устройство с ключом сброса, выход которого соединен с входом масштаб- . ного усилителя, аналоговый ключ, соединяющий два вывода масштабного уси" лителя с входом схемы сравнения, другой вход которой соединен с вхо" дом усилителя, одновибратор и триг9965 4

f (t) f и т(т) = ", определив отношел ние f к f и произведя преобразования, получаем

- 1О

15 я

2о

25 зо

50

3 93 гер, 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 цифро-. вого регистратора $1 j.

Недостатками устройства являются снижение точности измерений и помехо устойчивости устройства за счет выполнения дополнительного преобразования сигнала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство дл измерения показателя тепловой инерции частотных термодатчиков, содержащее усилитель выходного сигнала, термодатчика, частотный нуль — орган, один иэ входов которого соединен с выходом усилителя, а выходчерез ключ, счетчик импульсов соединен с блоком цифровой индикации, перестраиваемый генератор опорной частоты, один из выходов которого соединен с входом частотного нульоргана, а другой - с управляемым входом клйча,. à его вход — с выходом частотного нуль-органа. Датчик подключенный ко входу усилителя, переносят из среды с одной температурой в среду с другой температурой.

Начинается переходный процесс. На частотный нуль-орган поступают частота f(t) с выхода усилителя и частота f с выхода генератора. В момент совпадения данных частот с выхода нуль-органа в генератор поступает сигнал, изменяющий его частоту т (( с f íà f . Одновременно открывается (( ключ и сигнал с частотой f с выхода генератора начинает поступать на вход счетчика. Вторичное совпадение частот на входе нуль-органа (f=f ) вызывает закрытие ключа, остановку счетчика и возврат частоты генераIf ( тора с f íà f . Число импульсов, записанное в счетчике, индицируется на табло блока индикации.

Устройство характеризуется значительной погрешностью измерения.

Действительно, число импульсов, записанное в счетчике,.пропорционально только в случае, когда fк в формуле 2 равно нулю. Тогда

f (t) =f 1-tie (3)

Записав 3 для моментов времени и 1, соответствующим равенством -11 у

Ви

Число импульсов в счетчике равно (( — a,t= (" Ри — --к Г где K--f" 1п Я If")=сорб+(Ы

Отсюда Г=((((:. При определенном выборе (fI и f табло блока индикации показывает величину показателя тепловой инерции 12 ).

В действительности f„ либо вообще не может быть равно нулю, либо равно нулю только при определенной температуре 1в зависимости от типа датчика), что существенно затрудняет проведение измерений с высокой точностью. Неравенство нулю величины не позволяет получить формулу (4 ), которую реализует известное устройство, что вызывает погрешность измерений, зависящую кроме всего прочего от величины

К

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве первый счетчик импульсов выполнен реверсивным, причем его управляющий сложением вход соединен с выходом частотного нуль-органа, а в устройство введены дешифратор, блок управления и второй реверсивный счетчик, счетный вход которого подключен к выходу усилителя, управляющий сложением вход соединен с выходом частотного нуль-органа, а выход подключен к блоку цифровой индикации, причем выход первого реверсивного счетчика соединен с входом дешифратора, выход которого соединен -входом блока управления и вторым управляющим входом перестраиваемого генератора опорной частоты, а выход блока управления подключен к управляющим вычитанием входам реверсивных счетчиков.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит усилитель 1 входного сигнала термодатчика, выход которого подключен к первому входу частотного нуль-органа 2, перестраи" ваемый генератор 3 опорной частоты, выход которого подключен к второму входу нуль-органа 2, первый реверсивный счетчик 4, счетный вход кото9399 рого подключен к выходу генератора

3, второй реверсивный счетчик 5, счетный вход которого соединен с выходом усилителя 1, а управляющий сложением вход вместе с управляющим сло- 5 жением входом счетчика 4 подключены к выходу нуль-органа 2, блок 6 цифровой индикации, включенный на выходе второго реверсивного счетчика 5, дешифратор 7, включенный между вы- 0 ходом первого счетчика 4 и входом блока 8 управления, соединенного с вторым управляющим входом генератора

3. Выход блока 8 управления подключен к управляющим вычитанием входам ре- 15 версивных счетчиков 4 и 5.

Устройство работает следующим образом.

Датчик помещают иэ среды с температурой Т„ в среду с температу- 20 рой Тк, начинается переходный процесс.

Сигнал с датчика частотой f, усиленный усилителем 1, поступает на входы частотного нуль-органа 2 и второго реверсивного счетчика 5. Когда часто- 2s та датчика f сравняется с частотой

I генератора 3, нуль-орган 2 выдает сигнал на управляющие сложением входы реверсивных счетчиков 4 и 5 и на упI к равляющий вход f - f генератора 3. 50

При этом частоты генератора изменяется со значения f на значение f", первый реверсивный счетчик 4 начинает считать импульсы с частотой f, поступающие на его счетный вход с генератора 3, а второй реверсивный счетчик 5 начинает считать импульсы с частотой f, идущие с выхода усилителя

Когда частота датчика f сравнивается с частотой f генератора 3, частотный нуль-орган выдает второй сигнал на управляющие сложением входы реверсивных счетчиков 4 и 5, который устанавливает работу. По окончании теплового переходного. процесса датчик принимает температуру Т„ и на

его выходе устанавливает я сигнал с частотой f< . После этого подают команду на блок 8 управления с помощью например кнопки. Блок 8 управления

50 выдает сигналы на управляющие вычитанием входы реверсивных счетчиков 4 и 5. Из числа, хранящегося в счетчике 5, соответствующего поступившему в него количеству импульсов М эа время t<- t., равное времени между двумя

55 срабатываниями частотного нуль-органа, начинают вычитаться импульсы с частотой f = fg. Одновременно из эна65 6 чения, хранящегося в счетчике 4, равного поступившему туда числу импульсов с частотой f» эа время t - на2 чинают вычитаться импульсы с той же частотой f", поступающие с выхода генератора 3. Когда первый реверсивный счетчик 4 возвращается в первоначальное состояние 00...0, срабатывает дешифратор 7, который подает сигнал на второй управляющий вход генератора 3

» устанавливающий частоту f и подает команду на блок 8 управления, сигнал с выхода которого поступает на управляющие вычитанием входы счетчиков 4 и 5 и останавливает их работу.

Число импульсов, записанное во втором реверсивном счетчике 5, пропорционально показателю тепловой инерции датчика, а .табло блока 6 цифровой индикации показывает величину Г .

Подсчет количества импульсов частотой f(t) с момента t до момента

t эквивалентно интегрированию выражения (2)по времени м . -ь„- к(-+„)

Отсюда Г -- (, -. г (5) При этом знаменатель формулы 5 равен йн-4)И " -Е " )=Х(+ )-S()= - Ю

Таким об азом к e,<=t к(- 11 ! у»

l II

Поскольку f u f заранее определены, то знаменатель формулы (6) представляет собой константу. Число N за" а1„t1 писывается во второй реверсивйый счетчик 5 в течение времени t<- йл между срабатываниями нуль-органа 2, Разность

N « -„ f (t - t„) получают, вычитая из уже записанного в счетчике 5 значения N импульсы с частото" f в а. течение времени t - t . Период д t=

2. л — t для датчиков с разным различен ° Его значение запоминается первым реверсивным счетчиком 4 следующим образом. Если иэ реверсивно" го счетчика вычитать импульсы с той же частотой, с какой производилась их запись (f ), то время полного вычитания будет равно времени записи.

Время между началом вычитания и мо" ментом, когда состояние счетчика

939965

8 станет 00...0, а этот момент выделяется с помощью дешифратора 7; как раз равно at. Сигнал с дешифратора 7 через блок 8 управления останавливает работу счетчика 5, при этом в последнем остается записан- . ным количество импульсов, равное

"4-ь, fx(tz" «)

Удобно выбирать значение f - f кратным 10", где п=1,2,3... 8 этом случае формула (6) имеет вид Г = ("Ф Ь-f (t - t„)j 10 что позволяет индуцировать значение С на табло блока 6 индикации в натуральных единицах беэ какого-либо поправочного коэффициента.

Как видно из приведенного анализа, предлагаемое устройство устраняет недостаток, имеющийся у прототипа, и производит обработку сигнала с учетом установившегося значения температуры Т, что сущест." венно повышает точность измерений, Автоматическая коррекция показаний по величине f„ позволяет снизить трудоемкость измерений, поскольку в известном устройстве для проведения измерений необходимо предварительно привести частоты датчика к нулю при температуре Тк, а только после этого проводить измерения.

Применение предлагаемого устрой" ства на заводах-изготовителях термодатчиков для автоматической сортировки последних позволяет повысить производительность и эффективность процесса измерения показателя тепловой инерции изделий. формула изобретения устройство для измерения показателя тепловой инерции частотных тер2$ модатчиков, содержащее усилитель выходного сигнала термодатчика, выход которого соединен с одним из входов частотного нуль-органа, другой вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора опорной частоты, первый управляющий вход которого подключен к выходу частотного нуль-органа, первый счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора опорной частоты, и блок цифровой индикации, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точ" ности измерений, первый счетчик импульсов выполнен реверсивным, причем его управляющий сложением вход соединен с выходом частотного нуль-органа, а в устройство введены дешифратор, блок управления и второй реверсивный счетчик, счетный вход которого подключен к выходу усилителя, управляющий сложением вход соединен с выходом частотного нуль-органа, а выход подключен к блоку цифровой индикации, причем выход первого реверсивного счетчика соединен с входом дешифратора, выход которого соединен с входом блока управления и вторым управляющим входом перестраиваемого генератора опорной частоты, а выход блока управления подключен к .управляющим вычитанием входам реверсивных счетчиков.

3$

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 655912, кл. 6 01 K 15/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

М 712690, кл. 0 01 К 7/14, 1978 (прототип).

Составитель Н. Горшкова

Редактор Е.Лушникова Техред Т.фанта Корректор М. Шароши

Заказ 4654/61 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.. Ужгород, ул. Проектная, 4