Калориметрическое устройство Советский патент 1985 года по МПК G01K17/00 

1 Изобретение относится к температурным измерениям при исследовании теплофизических свойств вещества. Известно калориметрическое устро ство для термического анализа при высоких температурах ij . Недостатком устройства является низкая точность измерения, обусловленная необходимостью математической обработки результатов измерения Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является калометрическое устройство, содержащее оптический источник модулированного теплового потока, калориметрическую камеру с эталонным и исследуемым об разцами, регистратор и два фотоприе ника, соединенные с усилителями тем пературы и разности температур 2j . Недостатком известного устройства является низкая точность измере ния из-за необходимости обработки графической информации. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается те что в капометрическое устройство, содержащее оптиче|ский источник моду лированного теплового потока, калометрическую камеру с эталонным и ис следуемым образцами, регистратор и два фотоприемника, соединенные с усилителями температуры и разности температур, введены два зеркала, зеркальный гальванометр, три формирователя, реверсивный счетчик, блок управления, схема ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь и компаратор, вход которого подключен к усилителю разности температур, а выход сое динен с входами формирователей, к в ходам которых подключены управляющи входы реверсивного счетчика, входы схемы И1Ш и одии вход блока управления, другой вход которого подключен к выходу схемы ИЛИ, а выход соединен с входом оптического источника модулированного теплового) потока, который своим выходом соединен с измерительным входом реверсивного счетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом регис тратора, который вторым входом подключен к усилителю температуры, при этом калориметрическая камера выпол нена с элементами программного нагрева - охлазкдения. 702 На черетеже изображена блок-схема калориметрического устройства. Калориметрическое устройство содержит программного нагрева - охлаждения печь 1, оптический источник 2 модулированного теплового потока,представляюи1ий собой оптический источник , калиброванных импульсов дозированйой мощности, систему неподвижных зеркал 3 и подвижное зеркало 4, расположенное на пути теплового потока, термостат 5 с камерами для исследуемого 6 и эталонного. 7 образцов, фотоэлектрический пирометр 8 исследуемого образца и фотоэлектрический пирометр 9 эталонного образца, усилитель 10 температуры исследуемого образца, усилитель 1 разности температур между исследуемым и этапоиным образцами, гальванометр 12, формирователь 13 сигнала Плюс, формирователь 14 сигнала Нуль, формирователь 15 сигнала Минус, трехуровневый компа:ратор 16, реверсивный счетчик 17 импульсов с начальной предустановкой, цифроаналоговый преобразователь 18, регистратор-самописец 19, блок 20 управления оптическим источником импульсов, блок ШШ 21. Блоки ;калориметрического устройства связаны между собой следующим .образом. Печь i программного нагрева - охлая;дения представляет собой замкнутый контур программного регулирования температуры. Оптический источ- . ник 2 модулированного теплового потока, соединенный с блоком 20 управления и блоком ИЛИ 21, представляют собой импульсную лазерную установку, которая способна работать в старт-стопном режиме, при этом величина импульсов и частота их повторения задаются в блоке 20 позиционно. Блок 20 управления связан по старт-входу с блоком 21, который соединен с выходами формирователей 13 и 15 плюс и минус соответственно, а по выходу Стоп блок 20 связан с формирователем 14 Нуль. Формирователи 13-15 выходами параллельно связаны с входами гальванометра 12 и реверсивного счетчика 17 импульсов с начальной предустановкой, соответствующей начальной известной теплоемкости эталонного образца 7, блока RilH 21 и блока 20 управления. Входы формирователей 13--1 связаны с выходами трехуррвневбго компаратора 16. Выход счетчика 17 импульсов включен на вход ЦА11 18, выход которого связан с входом ОУ регистратора 19. Вход компаратора 16 связан с выходом усилителя 11 разности температур, на вход которо го включены выходы дифференциально включенных пирометров 8 и 9. Выход усилителя 10 связан с входом Ч)Х регистратора 19. Входы усилителя 10 связаны с выходами пирометра 8. Гальванометр 12 с подвижным зеркалом 4 представляет собой типовой прибор,.зеркало 4 которого располо™ жено на оптической оси источника 2 теплового потока. Неподвижные зеркала 3 предназначены для транспортировки энергии к исследуемому обра цу либо к эталонному образцу, в зависимости от эффективности разности их теплоемкостей, с помощью подвижного зеркала 4 гальванометра 12. Калориметрическое устройство pa6 тает следующим образом. Программного нагрева - охлаждения печь 1 изменяет температуру тер мостата 5, образца 6 и эталона 7 в соответствии с заданной программой При различии эффективных теплоемкостей образца 6 и эталона 7, их, температуры не совпадают, при этом разница температур между ними пропорциональна разнице их теплоемкостей, которая компенсируется с помощью оптического источника 2 модулированного теплового потока, управляемого от блока 20 управления и блока ИЛИ 2 Импульсы мощности направляются в образец 6 либо в эталон 7 с помощью системы неподвижных зеркал 3 и подвижного зеркала 4 гальванометра 12 в зависимости от того, чья температура в данный момент меньше. Определение температуры образца 6 произ704водится с помощью пирометра 8 и усилителя 10. Определение разности температур между образцом 6 и эталоном ,7 производят с помощью включенных встречно пнрометра 8 и пирометра 9 и усилителя II разности температур. Управление подвижным зеркалом 4 гальванометра 12 и реверсивным счетчиком импульсов 17 оптическим источником 2 модулированного теплового потока через блбк 20 управления. происходит синхронно н параллельно с помощью трехуровневого комцаратора 16 и формирователей 13-15, : Измерение температурной зависимости теплоемкости и теплового эффекта от температуры в.образце 6 производят с помощью известной теплоемкости эталона 7, предварительно записанной в счетчике 17. При этом количество импульсов дозированной мощности, выданных источником 2 для выравнивания температур между образ цом и эталоном, фиксируется счетчиком I7 путем суммирования с начально установленной величиной в случае превьпиения темплоемкости образца теплоемкостью эталона, либо вычитания (в случае, когда теплоемкость образца ниже теплоемкости эталона). В случае равенства эффективных теплоемкостей образца и эталона зеркало 4 устанавливается в нейтральное положение с помощью формирователя 14, счетчик 17 и источник 2 через блок 20 Стоп, импульсы мощности не;вырабатываются источником 2 В счетчике 17 сохраняется ранее полученная величина. Изобретение поззоляет повысить очность измерения н -производитель ость sa счет автоматизации процесса змерения и регистрации функциональых зависимостей ТФХ исследуемых атериалов.

KAnOjHMETPHMECKOE УСТРОЙСТВО; содержащее оптический источник модулированного теплового потока, калориметрическую камеру с эталонными исследуе№ 1м образцами, регистратор и два фотоприемника, соединенные с усилителями температуры и разности температур, отличающеес я. тем, что, с целью повьшения точ1ЮСТИ, в него введены два зеркала, зеркальный гальванометр, три формирователя, реверсивный счетчик, блок управления, схема ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь и компаратор, вход которого подключен к усилителю разности температур, а выходы соедине1Ш с входами формирователей, к выходам которых подключены управляющие входы реверсивного счетчика, входы схемы ИЛИ и один вход блока управления, другой вход которого подключен к выходу схемы ИЛИ, а выход соединен с входом оптического источника модулированного теплового потока, который своим выхо(Л дом соединен с измерительным входом реверсивного счетчика, выход которос го через цифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом § регистратора, который вторым входом подключен к усилителю температуры, при этом калориметрическая камера выполнена с злементами програмСАЭ 00 О) много нагрева - охлаждения.