Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопреобразователя Советский патент 1987 года по МПК G01K15/00 

10

11283551

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для определения показателя тепловой инерции термопреобраэователей в лабораторных и заводских условиях, например, при их автоматической сортировке по значению показателя тепловой инерции.

Целью изобретения является повышение точности измерения показателя тепловой инерции путем устранения систематической погрешности, обус- i ловленной временем нагрева термопреобразователя.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит термопреобразователь 1, показатель тепловой инерции которого необходимо измерить, источник 2 опорного напряжения, измерительный усилитель 3, две схемы 4 и 5 сравнения, нагреватель 6 термопреобразователя, первый триггер 7, управляемый ключ 8, источник 9 питания, первый счетчик 10 импульсов, ;логическую схему 11 типа И-НЕ, генератор 12 опорной частоты, второй триггер 13, логическую схему 14 типа И, делитель 15 частоты и второй :счетчик 16 импульсов.

з м н н

ны

f5

20

25

и

ты л н в

п

л

30

- н

Нагреватель 6 термопреобразователя 1 соединен с источником 9 питания через управляемый ключ 8, измерительный усилитель 3 соединен с выходом термопреобразователя 1, а выход усилителя - с первыми входами двух схем 4 и 5 сравнения, вторые входы которых соединены раздельно с источником 2 опорных напряжений, входы триггера 7 подключены к .выходам схем 4 и 5 сравнения, а его выход соединен с управляющим входом ключа 8. Первый вход логической схемы И-НЕ

11и вход счетчика 10 импульсов подключены к выходу триггера 7, .второй вход которого соединен с выходом триггера 13, а выход подключен к одному из входов схемы И 14, к второму входу которой подключен генератор

12опорной частоты, выход схемы И 14 через делитель 15 частоты соединен с входом счетчика 16 импульсов, а установочный вход триггера 13 соединен с выходом счетчика 10 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Выходное напряжение термопреобразователя 1, уйиленное при помощи измерительного усилителя 3, поступает на первые входы схем 4 и 5 сравнения, на вторые входы которых подаются опор

ные напряжения Е, и Е (Е, Ь„; от

Е,)

источника 2 опорных напряжений.

При этом схема 4 сравнения срабатывает, если выходное напряжение усилителя 3 превышает опорное напряжение Е,, а схема 5 сравнения - когда выходное напряжение усилителя 3 становится меньше опорного напряжения Eg.

На выходах схем 4 и 5 сравнения появляются при этом импульсы, поступающие на соответствующие входы триггера 7,

Усиленный выходной сигнал остывающего термопреобразователя 1 в регут лярном тепловом режиме изменяется по экспоненциальному закону

25

V(t) Е,ехр(-;),

(1).

где Е. 0

значение выходного напряжения термопреобразователя в момент окончания теплового импульса;

измеряемое значение показателя тепловой инерции термо- преобразователя; текущее время. Спустя некоторый промежуток време- ни At выходное напряжение остывающего термопреобразователя 1 достигает значение Е, при котором срабаты- вает схема 5 сравнения.

С учетом (1) можно показать, что

с t 40

величины it и зависимостью

и связаны между собой

ut 6

In

(2)

Е.

С выхода схемы 5 сравнения поступает сигнал на один из входов триггера 7, на выходе которого появляется 1, поступающая на счетчик 10. импульсов и управлякяций вход ключа 8. Ключ 8 при этом замыкается и на нагреватель 6 от источника 9 поступает ток, нагревающий термопреобразователь 1. Как тЬлько выходной сигнал термопреобразователя 1 достига- е.т в результате нагрева значения, равного Е|, срабатывает схема сравнения 4 и на другой вход триггера 7 поступает сигнал, который переводит его в О. При этом ключ 8 размыкаJO

J5

ется и подогрев термопреобраэователя 1 прекращается. После прекращения действия теплового импульса длительностью A.t преобразователь 1 остывает до тех пор, пока его выходное напряжение не достигнет значения Ej. После этого вышеописанный процесс многократно повторяется.

Многократность процесса измерения значения обуславливает сглаживание случайных погрешностей, неизбежных при одиночном измерении.

Для получения результата измерения о триггер 13 предварительно устанавливается в положении О и на входе логической схемы 11 отсутствует разрешающий сигнал для дальнейшего прохождения .выходных импульсов триггера 7.

По сигналу ПУСК , поступающему на один из входов триггера 13 и разрешающий вход счетчика 10, триггер 13 переводится в положение 1 и с вы- хода триггера 7 через логическую схему 11 на вход схемы И 14 поступают импульсы длительностью t.

Одновременно при этом импульсы с выхода триггера 7 начинают поступать на вход счетчика 10 и за некоторое время переполняют его. Емкость N счетчика 10 задана, а импульс переполнения его, поступающий на второй вход триггера 13, переводит послед- НИИ в состояние О и поэтому поступ

25

30

,ление импульсов на выход устройства прекращается в момент переполнения счетчика 10.

На вход делителя 15 частоты с выхода генератора 12 опорной частоты через логическую схему 14 поступают импульсы с частотой „ лишь в промежутки времени ut, начиная с момента ПУСК до момента переполнения счетчика 10 с заданной емкостью N. Так как число промежутков времени it определяется емкостью N счетчика 10 импульсов, то суммарное число импульсов п , поступивших на вход делителя 15 до момента переполнения счетчика 10, равно

п

.

(3)

Коэффициент деления делителя 15 частоты можно выбрать равным, например, N, т.е. численно равным значению емкости счетчика 10.

В результате на вход счетчика 16, выход которого является выходом устройства, поступает от генератора 12 число импульсов, равное

.-г

Ej

(4)

Из выражения (4) следует, что число п импульсов, зафиксированное в счетчике 16, может являться мерой для определения показателя тепловой инерции t последующего термопреобразователя и не зависит от времени его .нагрева, что существенно повьш а- ет точность измерения.

С учетом этого, значение показателя геш1овой инерции термопреобразователя можно определить из следующего соотношения

о

fal

Е

(5)

Формула изобретения

Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопреобра- зователя, содержащее нагреватель термопреобразователя, соединенный через управляемый ключ с источником питания, измерительный усилитель, вход которого соединен с термопреобразовадвух схем сравнения, вторые входы которых соединены раздельно с источником опорных напряжений, триггер,

два входа которого подключены к выходам схем сравнения, а выход соединен с управляющим входом ключа, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения,

путем устранения погрешности, обусловленной временем нагрева термопреобразователя, в него введены два счетчика импульсов, дополнительньш триггер, генератор опорной частоты, логические

схемы И-НЕ, И и делитель частоты,

при этом первый вход логической схе- мы И-НЕ « вход первого счетчика импульсов подключены к выходу первого триггера, второй вход логической схемы И-НЕ соединен с выходом второго триггера, а ее выход подключен к одному из двух входов логической схе мы И, к второму входу которой подключен выход генератора опорной частоты, выход логической схемы И через Делитель частоты соединен с входом второго счетчика импульсов;а установочный вход второго триггера соединен свы- ходом первого счетчика импульсов.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназ- начено для автоматической сортировки термопреобразователей по значению показателя тепловой инерции. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит термопреобразователь 1, показатель тепловой инерции которого измеряют, источник 2 опорного напряжения, измерительный усилитель 3, схемы 4 и 5 сравнения, нагреватель 6, триггеры 7 и 13, управляемьА ключ 8, источник 9 питания, счетчики 10 и 16 импуль- iCOB, схему И-НЁ,11, генератор 12 опорной частоты, схему И 14 и делитель 15 частоты. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет устранить систематическую погрешность j обусловленную временем нагрева термопреобразователя 1. Число импульсов, зафиксированное в счетчике 16, является мерой для определения показателя тепловой инерции исследуемого термопреобразователя и не зависит от его нагрева, что повышает точность измерений. 1 ил. S (Л Эъ гИЩ 1C /укуг ЕС 00 СО ел ел