Устройство для измерения показателя тепловой инерции частотных термодатчиков Советский патент 1984 года по МПК G01K15/00 

Изобретение относится к теплотехническим измерениям и предназначено для измерения показателя тепловой инерции термодатчиков с частотным выходом, например пьезокварцевых преобразователей температуры. Известно устройство для измерения показателя тепловой инерции частотных термодатчиков, содержащее усилитель, частотный нуль-орган, один из входов которого соединен с выходом усилителя, а выход через ключ и счетчик импульсов соединен с блоком цифровой индикации, перестраиваемый генератор опорной частоты, один из выходов, которого соединен с входом частотного нуль-органа, другой - с управляемым входом ключа, а его выход - с выходом частотного нуль-органа 1. Однако это устройство характеризуется значительной погрешностью измерения, так как для обеспечения высокой точности измерения необходимо, чтобы при конечной температуре, которую датчик принимает по окончании переходного процесса, частота выходного сигнала была равна нулю, что трудновыполнимо. Известно устройство для измерения показателя тепловой инерции частотных термодатчиков, содержащее усилитель выходного сигнала термодатчика, выход которого соединен с одним из входов частотного нульоргана, генератор перестраиваемой частоты, частотный нуль-орган, реверсивные счетчтш импульсов, блок цифровой индикации, дешифратор и блок управления 2. Недостатком устройства является необходимость регистрации сигнала термодатчика в момент окончания теплового переходного процесса, что ведет к увеличению времени, необходимого для измерения показателя тепловой инерции. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения показателя тепловой инерции частотных термодатчиков, содержащее формирователь импульсов, последовательно соединенные генератор опорной частоты, делитель частоты и счетный триггер, умножитель частоты, управляющий вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход подключен к блоку измерения временных интервалов, два логических элемента И, первые входы которых подключены к выходу формирователя импульсов, вторые соединены с выходами счетного триггера, а выходы подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, блок управления, первый вход которого соединен с выходом счетного триггера, а выходы соединены с установочными входами реверсивного счетчика, при этом реверсивный счетчик выполнен логарифмическим 3. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная наличием логарифмического реверсивного счетчика. Целью изобретения является повышение точности измерения юказателя тепловой инерции частотных термодатчиков. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения показателя тепловой инерции частотных термодатчиков, содержащее формирователь импульсов, последовательно соединенные енератор опорной частоты, делитель частоты и счетный триггер, умножитель частоты, управляющий вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход подключен к блоку измерения временных интервалов, два логических элемента И, первые входы которых подключены к выходу формирователя импульсов, вторые соединены с выходами счетного триггера, а выходы подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивно го счетчика, блок управления, первый вход которого соединен с выходом счетного триггера, а выходы соединены с установочными входами реверсивного счечика, введены последовательно соединенные ключ и счетчик, блок деления и частотный дискриминатор, вход которого соединен с выходок формирователя и.мпу.льсов и входом ключа, а выход- с управляющим входом ключа и вторым вхо.аом блока управления, выходы которого подключены к синхронизирующе у1у входу генератора опорной частоты и установочным входам счетчика, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход подключен к входу умножителя частоты. На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения показателя тепловой инерции частотных термодатчиков. Устройство содержит формирователь 1 импульсов, ключ 2, счетчик 3 импульсов, блок 4 деления, частотный дискриминатор 5, генератор 6 опорной частоты, делитель 7 частоты, счетный триггер 8, логические элементы 9 и 10, реверсивный счетчик 11, блок 12 управления, умножитель 13 частоты, (например, двоичный) и блок 14 измерения временных интервалов. Устройство работает следующим образом. К входу устройства подключается исследуемый термодатчик, который подвергается тепловому воздействию. Г1осле окончания возлтействия на термодатчик теплового импульса его выходная частота в 1ериод регулярного теплового режима изменяется по закону затухающей экспоненты вида F (t) F г- где г - некоторое начальное значение частоты термодатчика в момент окончания теплового импульса; Т - значение показателя тепловой инерции термодатчика. Формирователь 1 импульсов преобразует выходную частоту термодатчика в последовательность прямоугольных импульсов. В некоторый момент времени, когда выходная частота термодатчика достигнет фиксированной частоты FO частотного дискриминатора 5, последний формирует импульс пуска, который замыкает управляемый ключ 2, и на вход счетчика 3 начинают поступать импульсы контролируемого термодатчика. Одновременно по сигналу дискриминатора 5блок 12 управления включает генератор 6опорной частоты и реверсивный счетчик 11. При поступлении на вход счетного триггера сигнала с частотой to от генератора б опорной частоты через делитель 7 с коэффициентом деления, равным 2 (п - количество декад делителя), счетный триггер устанавливается на время At в состояние, при котором на второй вход элемента И 9 поступает сигнал, разрешающий прохождение на вход сложения реверсивного счетчика 11 импульсов с выхода формирователя 1 импульсов. За промежуток времени At на счетчик 11 поступает Nj импульсов. В момент окончания первого интервала времени счетный триггер 8 переходит на промежуток времени 4t во второе устойчивое состояние и своим выходным сигналом открывает второй элемент И 10. Выходные импульсы термодатчика через открытый элемент И 10 поступают на вычитающий вход счетчика 11, в результате чего в конце второго промежутка времени At в счетчике 11 записано число N - N, которое поступает на цифровое делительное устройство 4. В конце второго промежутка времени сигнал с блока управления поступает на счетчик 3, в результате чего в нем зафиксировано Nf + N3 импульсов. В блоке деления выполняется операция ( Nj) / (Nj + Nj) и этот результат переписывается в регистр памяти двоичного умножителя 13 частоты, а на вход управления его поступают импульсы с частотой /2. Двоичный умножитель 13 выполняет операцию умножения этой час тоты на код, записанный .в его регистре. Длительность импульса на выходе умножителя 13 определяется выражением f +Мз 2NI-KJ Показатель тепловой инерции по методу трех точек определяется согласно выражению (ГAjt en NI/NJ Раскрывая знаменатель выражения (3) в ряд и ограничиваясь первым членом разложения, получаем Ni. 1п 2 1 4NI-NСледовательно, длительность импульса на выходе двоичного умножителя, измеряемая блоком 14 измерения временных интервалов, численно равна показателю тепловой инерции термодатчика. Технико-экономический эффект от применения предлагаемого изобретения в народном хозяйстве обусловлен повышением точности измерения показателя тепловой инерции частотных термодатчиков.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ЧАСТОТНЫХ ТЕРМОДАТЧИКОВ, содержащее формирователь импульсов, последовательно соединенные генератор опорной частоты, делитель частоты и счетный триггер, умножитель частоты, управляющий вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход подключен к блоку измерения временных интервалов, два логических элемента И, первые входы которых подключены к выходу формирователя импульсов, вторые соединены с выходами счетного триггера, а выходы подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, блок управления, первый вход которого соединен с выходом счетного триггера, а выходы соединены с установочными входами реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные ключ и счетчик, блок деления и частотный дискриминатор, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов и входом ключа, а выход - с управляющим входом ключа и вторым С входом блока управления, вы.ходы которого подключены к синхронизирующему входу W генератора опорной частоты и установочным входам счетчика, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход подключен к входу умножителя частоты. о О1 о со