Устройство для измерения тепловых потоков Советский патент 1986 года по МПК G01K17/08 

раэователя 3, выполненного в виде пластины, масштабные усилители А и 5, фиксирующий элемент 6, схему 7 вычитания, фильтр 8 и сумматор 9. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить ошибf

Изобретение относится к области тепловых измерений и предназначено для использования в теплометрических системах и системах управления тепловыми процессами различного назначения.

Цель изобретения - повьшение точности измерения теплового потока на границе установки первого термопреобразователя путем уменьшения ошибки измерения, вызванной неточньм нахождением распределения температуры по толщине пластины, а также определение теплового потока на границе установки второго термопреобразователя

На фиг. 1 показана схема устройства для измерения теплового потока на одной из границ; на фиг. 2 - схема устройства для измерения теплового потока на обеих границах.

Устройство содержит два термопре- образователя 1 и 2, например термо- злектрических, установленных на противоположных границах перви чного преобразователя 3, выполненного в виде пластины толщиной S с теплопроводностью - , первый 4 и второй 5 масштабные усилители, первый форсирующий элемент 6, первую схему 7 вычитания, фильтр 8 и сумматор 9,

Форсирующий элемент должен иметь передаточную функцию вида У ,„4 5/2 +....+ (2n) 51

f 1 + (

а фильтр - передаточную функцию вида

()Г

(2)

где S , а /С - коэффициент температуропроводности пластины 3, С - теплоемкость пластины, р - аргумент преобразования по Лапласу, гт и m целые числа.

ку измерения, вызванную неточным нахо7кдением распределения температуры по толш;ине пластины преобразователя 3. Описано также устройство, позволяющее определить тепловой поток на границе установки термопреоб- рйзователя. 1 з.п. фи-лы, 2 ил.

п 1 форсирующий элемент b может быть реализован в виде усилителя с коэффициентом усиления, равным 3, и дифферецирующей RC-цепочкой на входе (RC ). Фильтр для га 1 может быть реализован в виде интегрирующей RC-цепочки с параметрами RG /6а.

Для п 1 и m 1 форсирующий элемент 6 и фильтр 8 toryr быть ре- .ализованы с помощью усилителей и пассивных элементов - резисторов, емкостей и конденсаторов.

Устройство работает следующим об- разом.

Коэффициенты усиления усилителей 4 и 5 устанавливаются такими, чтобы сигналы На выходе усилителей равнялись величинам ()t и ( , где t и t температуры в местах установки термопреобразователей 1 и 2, С вых„ода усилителя 4 сигн1ал подается на первый вход схемы 7 вычитания и вход форсирующего элемента 6,

С выхода которого сигнал поступает

на су1чматор 9 с коэффициентом передачи, равным единице С выхода усилителя .5 сигнал подается на второй вход cxeiMbi 7 вычитания, с выхода которой поступает через фильтр 8 на второй вход сумматора.

После включения устройства и завершения переходных процессов, выз- ваннызс В1 а1ючением устройства, выходной сигнал суматора в операторной форме равен

q,(p) (р) - t (pj X

. /.

X

w,(p) H-1 (p) .,(p)i, (Я

Устройство в приближении S, S реализует точную зависимость, связы- ваквдую тепловой поток на первой границе с температурами на первой второй границе

.,(p)(p) t.

( Р Shlf

Эта зависимость получена при точном решении задачи распространения теплового потока через пластину с заданными параметрами.

Для определения температуры на двух границах (фиг. 2) устройство может быть дополнено вторьм форми- рукяцим элементом 10 с передаточной функцией, аналогичной передаточной функции форсирующего элемента 6, и второй схемой 11 вычитания, причем второй форсируюпщй элемент включен между выходом второго масштабного усилителя 5 и вторым входом второй схемы 11 вычитания.

При этом выходной сигнал схемы 11 в операторной форме равен

qjCp) (Р) - t (р)х

X ,«(p) + t (p)W,p,(p)y,, (5) т.е. реализуется (в приближении S, S) точная зависимость между тепловым потоком на второй границе и температурами на границах

СЬл

/ л А П- с Г ) - t, (p;..lS .

(6)

- p w

при реализации устройства значение параметров следует выбирать из условия обеспечения допустимой погрешности и змерен - на максимальной рабочей частоте Q:

и

1Г

ИаГ

m п.

2363J:)4

Формулаизобретения

1.Устройство для измерения тепловых потоков, содержащее два тер5 мопреобразователя, установленных на противоположных границах первичного преобразователя, выполненного в виде пластины, дяа масштабных усилителя и сумматор, отличающееся

10 тем, что, с целью повьшения точности измерения теплового потока на границе установки первого термопреобразователя путем уменьшения ошибки измерения, вызванной неточным

15 нахождением распределения температуры по толщине пластины, в .него введены первая схема вычитания, фильтр и первый форсирующий элемент, выход которого соединен с первым входом

20 сумматора, а вход подключен к выходу первого масштабного усилителя, вход которого соединен с выходом первого термопреобразователя, выход первой схемы вычитания подключен через

25 фильтр к второму входу сумматора, а входы соответственно соединены с выходом первого масштабного усилителя и выходом второг.о масштабного усилителя, вход которого подключен к выходу вто30 рого термопреобразователя,

1

2,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью измерения теплового потока на границе установки второго термопреобразователя, в него введены второй форсирующий элемент и вторая схема вычитания, первый вход которой соединен с выходом фильтра, а второй вход через второй форсирующий элемент соединен с выходом второго масштабного усилителя.

35

40

2

2:

Изобретение относится к тепло-; вым измерениям и предназначено для использования в теплотермических системах и системах управления тепловыми процессами различного назначения. Цель изобретения - повьшение . .точности измерения теплового потока на границе установки первого термопреобразователя (Т). Устройство содержит Т 1 и 2, установленные на противоположных границах первого преоб(Л иг.1

U

Ч f

&иг. г

f

Редактор А.Козориз

Составитель В.Куликов

Техред Г.Гербер Корректор М.Максимишинец;

Заказ 3081/44Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическбе предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4