Калориметр Советский патент 1983 года по МПК G01K17/00 

Дефект оригинала ,|;;;с;т(зние ОТНОСИТСЯ К теплофилгк.-ским измерениям и может быть 1ц-по; ь юпано для определения количсстпа тепла, выделяемого при нестаUH04i4 i(jx процессах, таких как, наприм р/сжигание, растворение и flp. Ичвестен калориметр, содерясащиЯ рсТ ог/к) ячейку, калориметрический сосул, нагреватель и интегратор 1 Однако этот калориметр не ойес- печиоает. высокой точности измерения НаиОолее Слязким к изобретению гю технической сущности является .калориметр, содержащий. кгиюриМетрический сосуд, центральный блох с измерите; LHUN ячейками,окруженнымии мсритс-лями тепловых потоков , совдинонними с входом усилителя, компаратор, схему автоматики и интеграто с б;к))ом регистрации 2. Недостатками.известного калориMiJTpa большая Х11ительностъ п| оиод1иг-1их измерений Г а также ниэ| а71 тЬчиость. измерения вследствие , roi-u, (ТО ,а| |едаарительный нагрев h.ijijiiHMOTp fecKoro сосуда осущестплмотоя имггульсом Э41ектрической эне ГИЛ нг.посредстиенно в к гш ори метриче кой ячсгйке последовател.но с-другими niiopaiiMKNOi измерительного цикла. JTO подет к возрастанию градиентов температуры .в измеритель юЯ ячейке, уяеличекию отношения максимального юплоного.потока при нагреве и потока, соответствумщего уровню . уст.мнопления сигнала регулУрном режиме. Кроме того, измери- . тельная схема устройства калориметр у силу ее особенностей не может оооспечить оптимальный режим работы устройства. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности изяерениД путем обеспечения оптимальнрго режи ма теплообмена кгшрриметрического сосуда. Поставленная цель достигается тем, что калориметр содержит калори метрический сосуд, центрсшьный блок с измерительными ячейками, окруженн ми измерителями тепловых потоков, соединенными с входом усилителя, компаратор, схему автоматики и инте гратор с блоком регистрации, в него введены дополнительный компаратор, блок предварительного нагрева кгшориметрического сосуда с термопреобразователем в цепи управления, цифр аналоговый преобразователь с источником тока и два сумматора, входы которых соединены с выходом цифррангшогового преобразователя, а .Bttoctf ды соответственно -подключены к первым входам компараторов вторые вхо ды которых соединены с выходом усилителя и входом интегратора, выход которого соединен с управляд щим вхо дом цифро-аналогового преобразователя, выходом первого компаратора и первым входом схемы автоматики, второй вход которой соединен с выходом второго компаратора, а выход соединен с входом интегратора, при этом термопреобразователь блока предварительного нагрева расположен в центральном блоке калориметра. Кроме того, в цепь обратной свя- , зи усилителя и в управляющую цепь ; сточника тока- включены дополнитель.ные термопреобразоватёли, которые расположены в центральном блоке калориметра. На фиг. 1 приведена функциональная схема калориметра на фиг. 2 диаграммы напряжений на выходе усилителя и на выходах сумматоров. Кс1лориметр содержит массивный центуааьиыЛ блок 1 с двумя измерительны-, .ми ячейками 2 и 3, представляющими собой внутренние гильзы, окруженные измерителями тепловых потоков, уси.литель 4, интегратор 5 с частотным дЬходом, елок регистрации 6, два сумчатора 7 и 8 напряжения, два- мп ратора 9 и 10, цифро-аналогов«$ пpeoбpaзqвaтeль 11 с источником тока 12, схему автоматики 13,три термопреобраэователя 14, 15 и 16, блок 17 предв ц ительного нагрева, включайщий в себя термопреовразователь 18, нагреватель 19, мост сопротивлений 20 и усилитель 21, калориметрический сосудС не показан;. На фиг. 2 кривая 22 показывает изменеиие сигнала на выходе усилителя 4, кривая 23 - H:iMeHeHHls HrHana на выходе Ьумматора 7, а кривая 24 изменение сигнала на выходе сумматора 8. Калориметр работает следующим образом. Калориметрический сосуд, в котором г редполагается провести исследуег 1й. процесс Ссжигание, размещают в блоке 17 предварительного подогрева, где он нагревается до температуры, превышающей темпераруру массивного блока 1 на 0,, затем сосуд переносят в рабочую ячейку 3 массивного блока .1-. При этом на выходе усилителя 4 появляется ригнал, соответствующий перегреву измерительной ячейки 3.. tучасток а-tf на фиг. 2),оторый поступает на вторые входы ком- параторов 9 и 10. На первые входы компараторов с выходов сумматоров 7 и 8 подаххгся некоторые начальные напряжения и(л ,Uoi. Как только сигнаип иа выходе усилителя достигнет значения Opi , срабатывает компаратор 9, на его выходе возникает импульс, который/ поступая на управляющий вход цифро-ангшогового преобразователя11, переводит его в новое состояние. При этом на выходе цифро-анс1логового преобразователя 11 возникает напряжение л U , а .на выходе сумматрровсоответственно напряжения - ог &U-I ; и UCH + KU Ui , где К- коэф фициент деления делителя с.умматора 8 Как только напряжение на выходе усилителя достигнет значения 1) , внов происходит срабатывание компаратора 9, при этом на первцх входах компара торов соответственно устанавливаются напряжения U Ступенчатое нарастаяне напряжений на сумматоров происходит до тех пор, пока растет напряжение на выхбде усилител Затем калориметрический сосуд -начина ет остывать, при этом напряжение на выходе усилителя начинает уменьшаться. Как только процесс остывания стает регулярным и напряжение на выходе усилителя достигает значения (J) момент времени -О , срабатывае компаратор 10 и через схему .автомати ки включает интегратор 5, при этом одновременно инициируется исследуе ы процесс (зажигается исследуемое вещество. oV сгорания исследуемрго ве щества сосуд и ячейка 3 снова перегр Ьаются (участок - Z. кд фиг. 2), пр этом компаратор 9, управляя переключением цифро-аналогового преобразова теля 11, следит за ростом напряжения на выходе усилителя 4, которое сначала возрастает, достигает-максимального значения, а потом уменьшается. Для сокращения времени измерения, интегрирование сигнала усилителя ведется до момента наступления регулярного режима остываниякалориметр ческого сосуда (точка с не фиг. 2;. в этот момейт схема автоматики выключает интегратор. При этом, для того чтобы учесть разницу теплот, оставшихся в ячейке после прогрева и после измерения, в течение времени интегрирования, с выхода компаратора 10 непосредственно на одну из декад цифрового индикатора подаются импульсы, количество которых пропсфционгтьно указанной разнице теплот,. , Тепло, переходящее в цеитргшьный блок 1 от перегретой ячейки 3, вызывает подъем температуры блока 1 и увеличение сопротивления термопреоОразователей 14, 15 и 16. .Увеличение сопротивления термрпреобразователя 14 jtpHBomT к увеличению тока в нагревателе 19 блока 17 предварительного нагрева и подъему его температуры до заданной по уровню температуры блока 1, что позволяет свести к минимуму перегрев калориметрическ9го сосуда, а значит обеспечить оптимальные условия теплообмена кгшорнметрического сосуда, а также снизить динамический диапазон тепловых потоков при измерении и, тем самым, снизить погреш. ность О ч елинейно6ти, возникающей при перег вв) Увеличенне сопротивления термопреобразователя 15 вызывает увеличение коэффициента передач 1 усилителя 4 и тем самым позволяет скомпенсировать изменение чувствительности измерительной ячейки вследствие измеиения ее температуры. Увеличение-сопротивления термопреобрезователя 16 приводит к увеличению тока- питания цифро-аналогового преобразователя и тем к увеличению амплитуды ступеньки на-, пряжения/xU на выходе цифро-аналогового преобразователя. Это. необходимо для того, чтобы сохранить масштаб ступеньки при измененнн постоянной BpeNfeHH измерительной ячейки от нзменення темперагу{ ы центрального бло ка и тем сгмым повысить точность измерения. Наличие новых элементов в калбрнметре выгодно отличать его от устройства прототипе, так как позволяет повысить быстродействие и точность измерения. По сравнению с калориметром аналогичного назначения АКС-3, время измерения снижается в 3 - 5 раз, а точность измерения повышается в 2 - 5 раз.

IL КАЛОРИМЕТР, содержаишй кгшориметриЧвскнй сосуд, центральный блок с измерительными ячейками, окруженньнии измерителями, тепловых потоков, соединенными с входом усилителя, компаратор, схему автоматики и интегратор, с блоком регистрации, отличаюшийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измеренияпутем овеспечекия оптимального режима теплообмена калориметрического сосуда, в него введены дополнительный компаратор, блок предварительного нагрева калориметрического сосуда с термолреоераэователем в цепи управления, цифроаналоговый преобразователь с источником тока и два сумматора, входы . которых соединены с выходом цифроаналогового, преобразователя, а выхоЛЫ соответственно подключены к первьм-входам Компараторов, вторые входы которых соединены с выходом усклителя и входом интегратора, выход которого.соединен с управляющим входом, цифро-аналогового преобразователя, выходом первого компаратора. .и первым входом- схемд/автомати сА, второй вход которой соединен cf выходом второго компаратора, а выход соедииен с входом интегратора, при этом § термопреобразователь блока предварительного нагрева расположен в центральКом блоке калориметра. / 2.. Кгшориметр по п. 1, о т л ич/ающийся тем, что в цепь обр&тной связи усилител } и в. управляющую цепь источника/тОка включены дошзлиительные термопреобразователи, 1 оторые расположены в центральном /блоке калориметра.