Устройство для определения коэффициента теплопроводности Советский патент 1986 года по МПК G01N25/18 

транзисторный ключ, .управляемый, генератором прямоугольных импульсов через импульсный трансформатор, раз вязьгоающий транзисторный ключ от шины нулевого потенциала, дифференциальный усилитель, В устройство введены интегратор, первый, второй и третий пороговые блоки, первый и второй блоки запоминания, блок цифрового отсчета, причём выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом интегра,тора, выход которого Подключён к вводам первого второго и третьего порого вых блоков выходы первого и.второго пороговых

Изобретение относится к теплофи- зическим измерениям и может быть использовано для экспресс-анализа влагосодержания технологических материалов, например, агломератных масс при производстве химических источников тока.

Цель изобретения - сокращение длительности процесса определения искомого параметра.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство состоит из мостовой схемы 1, смежные плечи которой образованы измерительным 2 и ко мпенсаци- онным 3 термочувствительными датчиками и регулируемыми резисторами 4, к питающему входу мостовой схемы 1 подключены последовательно соединенные источник 5 йостоянного напряже- иия, ключ 6, управляемьй генератором 7 прямоугольных импульсов через импульсный трансформатор 8, развязывающий тpaнJИcтopный ключ 9 от шины 10 нулевого потенциала, интегратора

11,вход которого соединен с выходом генератора 7 прямоугольных импульсов а выход подключен к входам первого

12,второго 13 и третьего 14 пороговых блоков, выходы первого 12 и вто- рого 13 пороговых блоков подключены

к соответствующим управляющим входам первого 15 и второго 16 блоков памяблоков подключены к соответствующим управляющим входам первого и второго блоков запоминания, а выход третьего порогового блока подключен к запускающему входу блока цифрового отсчета, измерительный вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, входы которого подключены к соответствующим входам первого и второго блоков запоминания, входы -которых соединены с измерительным выходом мостовой схемы, у которой средняя точкаплеча скомпенсационным термочувствительным датчиком соединена с шиной нулевого потенциала ил.

ти, выход третьего порогового блока. 1 подключен к выходу дифференциального усилителя 17 через блок 18 цифрового . Выходы дифференциального усилителя подключены к соответствующим выходам первого 15 и второго 16 блоков запоминания, входы которых соединены с измерительным выходом мостовой схемы 1, у которой средняя точка плеча с компенсационным термочувствительным датчиком 3 соединена с-шиной 10 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

Компенсационный термочувствительный датчик 3 постоянно находится в контакте с эталонной средой, а изме- рительный. термочувствительный датчик 2 вначале помещается в среду с известной теплопроводностью Д ..В исходном состоянии, при отсутствии управляющих сигналов высокого уровня на выходах первого 12, второго 13 и третьего 14 пороговых блоков, первый 15 и второй 16 блоки памяти функционируют как повторители напряжения с коэффициентом передачи равным единице, а блок цифрового отсчета 18 находится в ждущем режиме.

При замыкании ключа 6 напряжение от источника 5 постоянного напряжения поступает на питаинций вход мостовой схемы 1 в тот момент времени.

когда транзисторный ключ 9, управ- яемьй генератором 7 прямоугольных импульсов через импульсный трансформатор 8, находится в открытом состоянии. Формируемое таким образом прямо- 5 угольное импульсное напряжение вызывает нагрев импульсного 2 и компенсационных термочувствительных 3 датчиков. При этом на измерительном выходе мостовой схемы 1 образуется напряже- О ние разбаланса, содержащее постоянную составляющую напряжения и составляющую напряжения, изменяющуюся во времени.

Одновременно прямоугольное им- 5 пульсное напряжение с генератора 7 прямоугольных импульсов преобразуется интегратором 11 в пилообразное напряжение, которое, поступая на входы пороговых блоков 12-14 застав- 20 ляет их срабатьгоать при превьшении пилообразным напряжением соответствующих пороговых напряжений U,j, Ц, U(4. в моменты времени t , t , t, . При этом на выходах пороговых блоков 25 12-14 образуются управляющие сигналы высокого уровня. В момент времени t,- образующийся на выходе порогового блока 12 управляющий сигнал высокого уровня переводит блок 15 ЗО памяти из исходного состояния в режим хранения входного напряжения, которое сохраняется дЬ конца прямоугольного импульса.

Аналогично, в момент времени t . 35 образующийся на выходе порогового блока 13 управляющий сигнал высокого уровня переводит блок 16 памяти из исходного состояния в режим хранения входного напряжения, которое сохраняется до конца прямоугольного импульса.

В момент времени t образующийся на выходе порогового блока 14 управляющий сигнал высокого уровня запускает блок 18 цифрового отсчета, измеряющий со своим знаком разность напряжений, запомненных в моменты времени t, и tj и образующихся на выходе дифференциального усилителя 17. 50 Измеренное напряжение разбаланса остовой схемы 1 приводится к нулю регулируемыми резисторами 4, и счи- тьшается значение сопротивления R| ля известной среды. Затем измери- 55 ельньй термочувствительный датчик 2 ереносится в исследуемую среду с пределяемой теплопроводностью А ,

40

45

л

5 О

производится баланс мостовой схемы 1 изменением сопротивлений R, R при прочих неизменных условиях и считывается сопротивление R для исследуемой среды. Тогда, из условия баланса мостовой схемы 1. в известной и исследуемой средах

о(:)

й(Е ;)

5 О

5 20 5 О

5

0

0

5

определяется теплопроводность исследуемой среды.

Техническая эффективность заклю- ч.аетсл в том, что балансировка мостовой схемы устройства осуществляется только по изменяющейся в течение импульса составляющей напряжения, причем сокращается время балансировки и по этой составляющей, что позволяет уменьшить время определения искомого параметра для всего устройства. Так, например, в прототипе при напряжении 10В источника постоянного напряжения, сопротивлении резисторов R,,R2 равном 100 Ом, сопротивлении резисторов RJ, R равном нулю, сопротивлении измерительного и компенсационного термочувствительных датчиков равном Ом при , постоянная составлякнцая напряжения разбаланса составляет более 500 мВ.

При длительности прямоугольного импульса 4с, скважности 20 для балансировки постоянной составляющей напряжения с точностью 1 мВ в течение трех импульсов необходимо затратить более 4 мин, а учитывая, что для стандартного осциллографа переход от чувствительности 500 мВ/дел :до 1 мВ/дел составляет девять пределов, время балансировки постоянной составляющей напряжения еще более возрастает.

Из зависимости процесса балансировки по изменяияцейся в течение импульса составляющей напряжения от ве- личины постоянной составляющей напряжения разбаланса следует, что исключение балансировки по постоянной составлякнцей напряжения позволяет уменьшить время, затрачиваемое на балансировку по изменяющейся в течение импульса составляющей напряжения разбаланса.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет исключить время, затрачиваемое на балансировку мостовой схемы устройства

по постоянной составляющей напряжения, и уменьшить время, затрачиваемое на балансировку мостовой схемы устройства по изменяющейся в течение импульса составляющей напряжения, что уменьшает время определения искомого параметра устройства в целом,

Форм ула изобретения

УстрЬйство для определения коэффициента теплопроводности, содержащее мостовую схему, смежные плечи которой образованы измерительньм и компенсационным термочувствительными датчиками и регулируемыми резисторами, к питакицему входу мостовой схемы подключены последовательно соединенные Kjao4, источник постоянного напряжения, управляемый генератором прямоугольных импульсов через импульсный трансформатор, развязываю щий транзисторный ключ от шШ{ы нулевого потенциала, дифференциальный усилитель, отличающееся тем, что, с целью сокращения длительРедактор И.Касарда

Составитель В.Гусева Техред Л.длейник

Заказ 3481/38 Тираж 778 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

ности определения, в него введены интегратор, первый, второй и третий пороговые блоки, первый и второй

5.блоки памяти, блок цифрового отсчета и дифференциальной усипитель, причем выход генератор прямоугольных импульсов, соединен с входом интегратора, выход которого подключен

10 к входам первого, второго и третьего пороговых блоков, вьЬсода первого и второго порогорых блоков подключены к соответствующим управляющим входам первого и второго блоков запоминания,

15 а выход третьего порогового блока подключен к запускающему входу блока цифрового отсчета, измерительный вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, входы которого

20 подключены к соответствующим выходам первого и второго блоков запоминания . входы которых соединены с измерительным выходом мостовой схемы, у которой средняя точка плеча с компенса25 Ционным термочувствительным датчиком соединена с шиной нулевого потенциала.

Корректор Е.Сирохман

Изобретение относится к тепло- физическим измерениям и может быть использовано для экспресс-анализа влагосодержания технологических материалов, например агломератных масс, при производстве химических источников тока. Цель изобретения - сокращение длительности процесса определения искомого параметра. .Устройство содержит мостовую схему, смежные плечи которой образованы измерит ельным и компенсационным термочувствительными датчиками-и регулируемыми резисторами, к питающему входу мостовой схемы подключены последовательно соединенные ключ Источник постоянного напряжения, (Л С 05