Дифференциальный калориметр Советский патент 1988 года по МПК G01K17/00 

со :о О5 со

Изобретение относится к области измерения количества тепла и теплр- емкости веществ с применением средств компенсации и может быть использовано для исследования разности тепловых процессов как в условиях постоянной температуры, так и в условиях непрерывного или ступенчатого прогрева и охлаждения.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения влияния неидентичности сопротивлений нагревателя рабочей и нагревателя эталонной камер на точность измер е- ния.

На чертеже представлена функциональная схема дифференциального калориметра.

Калориметр содержит рабочую камеру 1 с нагревателем 2, эталонную камеру 3 с нагревателем 4, средство 5 поддержания и программируемого изменения температуры камер, датчик 6 разности температур камер, формирователь 7 закона регулирования, компаратор 8, регулятор 9 импульсного нагрева, регистратор 10 разности тепловых мощностей, коммутатор 11, второй 12 и первый 13 подстроечные резисторы.

Дифференциальный калориметр работает следующим образом.

С помощью средства 5 поддержания и программируемого изменения температуры камер задают необходимый температурный режим камерам 1 и 3. Такими режимами может быть как режим поддержания постоянной температуры камер, так и режим изменения их температуры в соответствии с заданной программой нагрева .или охлаждения, включая режимы линейного или ступенчатого повьшения или понижения температуры камер. При этом разность тепловых мощностей рабочей 1 и эталонной 3 камер, обусловленная различием тепловых процессов в камерах, вызывает разность температур камер, которая преобразуется датчиком 6 в электрический сигнал соответствующей полярности и амплитуды и поступает на вход формирователя 7 закона регулирования, кото- рьй преобразует выходной сигнал датчика 6 так, что обеспечивает оптимальный закон регулирования. Выходной сигнал формирователя поступает параллельно на входы компаратора 8, регулятора 9 импульсного нагрева и регистратора 10 разности тепловых мощностей

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

В зависимости от полярности этого сигнала компаратор 8 вырабатывает соответствующий сигнал управления коммутатором 11, Регулятор 9 импульсного нагрева преобразует аналоговый входной сигнал в импульсный сигнал пос- . тоянной амплитуды, вольтсекундная площадь которого за период усреднения пропорциональна амплитуде входного сигнала,

В качестве регулятора импульсного нагрева может использоваться как ши ротно-импульсный модулятор, так и частотно-импульсный модулятор, С выхода регулятора импульсного нагрева сигнал поступает на управляемый вход коммутатора 11, Компаратор 8 воздействует на коммутатор так, что коммутатор 11 пропускает импульсы с регулятора 9 либо через подстроечный резистор 12 в нагреватель 2 камеры 1, либо через подстроечный резистор 13 в нагреватель 4 камеры 3 так, что уменьшает до минимума разность температур камер. При тепловыделении в камере 1 или теплопоглощении в камере 3 импульсы с регулятора 9 поступают через подстроечный резистор 13 в нагреватель 4 камеры 3, при теплопоглощении в камере 1 или тепловыделении в камере 3 импульсы с регулятора 9 поступают через подстроечный резистор 12 в нагреватель 2 камеры 1. При отсутствии тепловых процессов в рабочей 1 и эталонной 3 камерах или при их равенстве обе камеры имеют равные температуры и, следовательно, мощность компенсации равна нулю, т.е. импульсы компенсации не поступают ни в нагреватель 2 рабочей камеры, ни В нагреватель 4 эталонной камеры. Для обеспечения постоянства коэффициента передачи системы нагреватели 2 и 4 изготовлены из материала с малым тем- пературньм коэффициентом сопротивления, например из константана.

Учитывая, что сопротивление нагревателя 2 отличается от сопротивления нагревателя 4, а амплитуда импульсов компенсации имеет постоянное значение по напряжению, один из под- строечных резисторов 12 или 13 .устанавливают в такое положение, при котором равные по вольтсекундной площади импульсы компенсации вызывают равное компенсационное тепловыделение в нагревателях 2 и 4, т,е, под- строечными резисторами 12 и 13 добиваются равных коэффициентов передачи при компенсации в эталонную и рабочую камеры.

Сигнал, пропорциональой разности тепловых мощностей эталонной и рабочей камер, снимают с формирователя 7 и подают на регистратор 10 разности теплсэвых мощностей.

Дифференциальный калориметр позволяет повысить точность измерения разности тепловых процессов между исследуемым и эталонным веществами за счет исключения влияния неидентичности сопротивлений нагревателя рабочей и нагревателя эталонной камеры на точность измерения.

Формула изобретения 20

Дифференциальный калориметр, содержащий рабочую и эталонную камеры с нагревателями и средством поддержа ния и программируемого изменения тем

пературы камер, датчик разности температур камер, регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен формирователем закона регулирования, компаратором, регулятором импульсного нагрева, коммутатором и двумя подстроечными резисторами, причем датчик разности температур подключен к входу формирователя закона регулирования, вход компаратора,вход регулятора импульсного нагрева и вход регистратора соединены с выходом формирователя закона регулирования, управляющий вход коммутатора соединен с выходом компаратора, управляемый вход коммутатора соединен с выходом регулятора импульсного нагрева, один выход коммутатора соединен через первый подстроечный резистор с нагревателем эталонной камеры, а второй выход коммутатора соединен через второй подстроечный резистор с нагревателем рабочей камеры.

Изобретение относится к области измерения количества тепла и теплоемкости веществ с применением средств компенсации. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство позволяет повысить точность измерения разности тепловых процессов между исследуемым и эталонным веществами за счет исключения влияния неидентичности сопротивления нагревателя рабочей и нагревателя эталонной камер на точность измерения. 1 ил. § (Л