Способ измерения показателя тепловой инерции термопреобразователя с частотным выходом Советский патент 1985 года по МПК G01K15/00 

J

О)

«( 1 Изобретение относится к измёрениям и может быть использовано при определении показателей тепловой .инерции (ПТИ) термопреобразовАтелей с частотным выходом, например, пьезо кварцевых преобразователей темпераTypbf в лабораторных.и эксплуатационных условиях. Цель изобретения - повышение точности измерения показателя тепловой инерции термопрейбразователя. На фиг.1 изображена временная диа грамма, .поясняющая способ; на фиг.2пример устройства, реализующего на фиг.З - временная диаграмма, поясняющая работу устройства. При воздействии теплового скачка выходной сигнал термопреобразователя изменяется по закону нарастающей экспоненты (фиг.1 о) . В момент вреГ -« « л.-..- ..-., fc выходной Сигнал термопреобразователя равен 4F( ) -где лРр - приращение выходного сигнала термопреобразователя от начального уровня F, который устанавливается равным нулю$ f - показатель тепловой инерции. С другой стороны частота AF(t) выходного сигнала термопреобразова- теля может бытЬ определена как вели чина, обратная периоду следования импульсов в момент времени t , т.е интервалу времени между (п-1) и п импульсами: ДР,, 1/Т. При снятии теплового воздействия выходной сигнал термопреобразоватепя от момента снятия теплового воздействия изменяется по закону убыва ющей экспоненты .е Количество импульсов термопреобразо вателя за интервал времени Af:. начинающийся от момента времениснятия теплового воздействия, можно определить, поинтегрировав выражение;t. и - АС 1г г , г- I v N2-|/lFj-lir| F e cJt (,1-e ) Д 4 учетом (1) из выражения (3) полуаем(4) стройство, реализующее способ, соержит триггеры 1-3, формирователь импульсов частотного термопреобра-, зователя, опорный генератор 5 имульсов высокой стабильной частоты, ключи 6-11, элемент ИЛИ 12, умножитель 13 частоты импульсов термопреобразователя, первый счетчик 14 импульсов, второй счетчик 15 импульсов емкостью Np, третий счетчик 16 импульсов емкостью п+1, реверсивный счетчик 17, четвертый счетчик 18 Импульсов, устройство 19 ввода, арифметическое устройство 20, например микропроцессор, блок 21 индикации. В этом устройстве измерение длительности периода следования импульсов осуществляется путем заполнения его импульсами от опорного генератора 5. Умножитель 13 необходим для более точного подсчета импульсов Н . Арифметическое устройство 20 необходимо для вычисления значения Т по расчетной формуле (4). Устройство работает следующим образом. Во время .нарастающего теплового процесса (фиг.Т) по команде Пуск-1 импульсом (фиг.З а) триггер 2 устанавливается в единичное состояние, открывает ключи 7,8 и 1.0 и устанавливает счетчик 17 импульсов в режим суммирования. Импульсы от генератора 5 (фиг.З б) через открытый ключ 10 и элемент ИЛИ 12 поступают на вход счетчика 17 (фиг. 3 в) и суммируются. Одновременно импульсы (фиг.3-i-) термопреобразователя с выхода формирователя 4 через открытые ключи 7 и 8 поступают на счетчики 15 и 16 -импульсов емкостью N и No+1. В момент переполнения счетчика 15 (фиг.3d) на его выходе вьщеляется короткий импульс, который устанавливает триггер 3 в единичное состояние (фиг.З -к) и отк)ывает ключ 11. Импульсы с выхода генератора 5 (фиг. Зэ) через открытые ключи 10 и 11 поступают на счетчик 18. В момент переполнения счетчика 16 емкостью Nj) + 1 триггер 3 устанавливается в исходное нулевое состояние tiTt-Л в И1,. 1. J.i-. -.. (фиг.З ж), счетчик 18 импульсов фиксирует количество импульсов N, (фиг.З U ), пропорциональное дли31

тельности периода Т , и он переводится в режим хранения. Задним фронтом импульса с выхода триггера 3 ,(фиг.3д1) триггер 2 переводится в Нулевое состояние, закрываются ключи 7, 8 и 10, и прекращается поступление импульсов от опорного генератора 5 и формирователя Л импульсов. В счетчике 17 фиксируется число импульсов Nt (фиг.З в), пропорцио-. нальное интервалу времени 4t-i , и он переводится в режим хранения.

В момент выключения теплового прО , при котором частота сигнала гермопреобразователя изменяется по закону убывающей экспоненты, нажимается кнопка 11уск-2. Импульсом (фиг.З к) триггер 1 переводится в единичное состояние, открываются ключи 6 и 9, счетчик 17 переводится в режим вычитания импульсов.

.Импульсы термопреобразователя с выхода формирователя 4 через открытьй ключ 6 поступают на первый вход

44

умножителя 13 частоты с. коэффициентом умножения f , на второй вход которого поступают импульсы с частотой -ЕС от опорного генератора 5 через

открытьй ключ 9. Импульсы умноженной частоты jF-j (фиг.З о) подсчитываются счетчиком 14. В момент обнуления счетчика 17 на его выходе выделяется короткий импульс, который переводит триггер 1 в единичное состояние и закрывает к™чи 6 и 9, прекращая поступление импульсов от формирователя 4 импульсов и опорного генератора 5. Счетчиком фиксируется

нисло импульсов М,и онпереводится в режим хранения. По команде Чтение информация из счетчиков,14 и 18 Поступает на вход устройства 19 ввода. По жесткой программе микропроцессором 20 производится вычислеНйе произведения NiNjy/f, и вывод этого произведения, численно равного ПТИ, на устройство 21 индикации. Масштабньй коэффициент 1 /-jf f ц выбирается из удобства отсчета ПТИ.

sl

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, заключающийся в тепловом воздействии на термопреобразователь, подсчете импульсов за заданный интервал времени и вычислении показателя тепловой инерции по расчетной формуле, отличающийся- тем, что, с целью повышения точности измерения, измеряют интервал времени Л от начала теплового воздействия до момента появления П-го им пульса термопреобразователя и длительность интервала времени Т .между моментами появления (h-l)-ro и h -го импульсов термопреобразова-. теля, подсчет иьртульсов термопреобразователя осуществляют в интервале времени длительностью Л i f начиная с момента, снятия теплового S воздействия, а показатель тепловой (Л инерции f термопреобразователя определяют по формуле f NT , где N - подсчитанное число 1Лтульсов.

I