Способ определения показателя тепловой инерции частотных термопреобразователей и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01K15/00 

QD

1 .14

Изобретение относится к области теплотехнических измерений и предназначено для определения показателя тепловой инерции частотных термопре образователей, например пьезокварце- вых преобразователей температуры, как в лабораторных, так и в заводских условиях.

Целью изобретения является повышение точности определения показателя тепловой инерции частотных термопреобразователей за счет исключения методической погрешности, обусловленной

ненулевым установившимся значением выходной частоты термопреобразователя. ,

На чертеже приведена функциональная блок-схема устройства, реализующего предлагаемьй способ.

Устройство содержит формирователь 1 импульсов, генератор 2 тактовых импульсов, распределитель 3 импульсов, три логических элемента И 4-6, два логарифмируюшдх реверсивных счетчика ,7 и 8, время - кодовый преобразователь 9, вычитающее устройство 10, делительное устройство 11 и блок 12

цифровой индикации.

Выход формирователя 1 подключен к первым входам трех логических элементов И 4-6, выходы которых соединены с входами сложения и вычитания ло гарифмируюищх реверсивных счетчиков 7 и 8, а выходы последних через ззычи тающее устройство 10 подключены к певому входу делительного устройства .11.,Выход генератора 2.тактовых пульсов соединен с входом распределителя 3 импульсов, первый выход которого подключен к второму входу первого логического элемента 4, второй выход - к второму входу второго логического элемента 5, третий выход - к второму входу третьего логического элемента 6 и к входу времякодового преобразователя 9, а четвертьй выход - к входу Стоп генератора 2 тактовых импульсов. Выход времякодового преобразователя 9 соединен с вторым входом делительного устройства 1 1 , выход которого подключен к ел ку 12 цифровой ищ,икации.

Способ осуществляют следующим образом.

Выход исследуемого частотного преобразователя, значение показателя тепловой ич ерции которого необходимо определить, подключается к входу

формирователя 1 .игшульсов и входу Пуск генератора 2„ На термопреобразователь подается тепловой импульс. В период регулярного теплового режима выходная частота F(c) термо- цреобразователя изменяется во времени по экспоненциальному закону

F. +

(F« F,)exp(- |) ЛР ехр(- ), (1)

g

0

5

0

5

.0

5

0

5

где начальное и конечН ное значения частоты термопреобразователя соответственно; F FH - F,;

С - показатель тепловой инерции термопреобразователя; t - текущее вреня.

Формирователь 1 импульсов преобт разует выходную частоту термопрерб- разователя в прямоугольные Ш пульсы, которые через логические элементы И 4-6, выполняющие роль ключей, управляемых сигналами с соответствукг- Epix выходов распред(ьлителя 3, поступают в определенной последовательности на входы сложения и вычитания - логарифмирующих реверсивных счетчиков 7 и 8.

Генератор 2 тактовых импульсов запускается по входу Пуск сигналом тармопреобразоватешя в момент начала регулярного теплового режима. Выходные импульсы генератора 2, поступая на распределитель 3, представляющий собой, например, выполненный на триггерной-линейке кольцевой регистр, появляются поочередно на первом, втором, третьем и четвертом выходах и поступают на вторые входы логических элементов И 4-6.

Длительность ;;it импульсов на выходах, распределителя 3 определяется периодом тактовой, частоты генератора 2. Последний по счету четвертый импульс распределителя 3, поступая на вход Стоп генератора 2, выключает его и останавливает работу устройства.

На вход сложения логарифмирующего реверсивного счетчика 7 через логический элемент 4 во время действия первого импульса с выхода распредели-, теля 3 длительностью д t поступает N шшульсов at

N 1 S F(t)dt + dFH tl 0

- ехр(- -):j

(2)

За второй промежуток времени, равный по длительности первому, на вычи- тающий вход счетчика 7 через логичесий

элемент

2dt5 поступает N j импульсов

N,

F(t)clt + aFD 1 a-i

, 4t,-, , 4t V exp(- )Jexp(- - )

(3)

Поскольку счетчик 7 выполнен логарифмирующими, то на его выходе будет образована кодовая комбинация, пропорциональная значению ln(N - N). Аналогичным образом на вход сложения логарифмирующего реверсивного счетчика 8 через логический элемент 5 поступает N импульсов,а на его вычитающий вход через логический элемент 6 - N3 импульсов

зл t

N3 J F(t)dc F,

t +

г&1

I лт / 2ilt4 expC- -)J exp(- ---)

v .С

JF 0 t 1 - 25 (4)

образуя на выходе счетчика 8 к концу третьего такта кодовую комбинацию, пропорциональную значению In().

Одновременно с третьего выхода распределителя 3 импульс длительностью дс поступает на вход времякодово- го преобразователя 9 и преобразуется в кодовую комбинацию, поступающую на вход делительного устройства 11. На второй вход делительного устройства 11 подается разность кодовых комбинаций

(3)

ln(N., - N.J) - ln(N г Nj)

, N , - N2

inr,N 1 - N3

с выхода вычитающего устройства 10.

Разности N., - N J и N 2 - N J не содержат установившегося конечного значения частоты, так как оно исключается в процессе вычитания импульсов. Отношение указанных разностей числа импульсов равно

N 1 - N-z ,м ,,,

,

Искомое значение ь показателя тепловой инерции контролируемого термопреобразователя расчитывается по формуле

t

, Ni-N2

(7)

10

15

20

25

30

Выходной сигнал делительного устройства 11 представляет собой результат измерения, выражаемый зависимостью (7), отображаемый блоком 12 цифровой индикации.

Формула изобретения

1. Способ определения показателя тепловой инерции частотных термопреобразователей, заключающийся в подсчете выходных импульсов термопреобразователя на стадии регулярного теплового режима в двух равных следующих друг за другом интервалах времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно подсчитывают число выходных импульсов термопреобразователя в третьем интервале времени, следующем непосредственно за вторым интервалом времени и равным ему по длительности, а значение показателя тепловой инерции термопреобразователя 1 рассчитьшают по формуле

Л с

1п

5

0

5

0

5

где дс - длительность каждого из

трех интервалов времени; Ni,N.i и N - число выходных импульсов

термопреобразователя, подсчитанных в первом, втором и третьем интервалах времени соответственно. 2. Устройство для определения показателей тепловой инерции частотных термопреобразователей, содержащее генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов, выход которого подключен к первым входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с входами сложения и вычитания .логарифмирующего реверсивного :счетчика, и блок цифровой индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены распределитель тактовых импульсов, третий логический элемент И, второй логарифмирующий реверсивный счетчик, вычитающее устройство, время-кодовый преобразователь и делительное устройство, при этом вход распределителя импульсов подключен к выхо- ду генератора тактовых импульсов, первый выход распределителя импульсов соединен с вторым входом первого логического элемента И, второй , выход - с вторым входом второго логического элемента И, третий выход - с вторым входом третьего логического элемента И и входом время-кодового преобразователя, а четвертый выход - с управляющим входом остановки генератора тактовых импульсов, первый вход третьего логического элемента И

64946

подключен к выходу формирователя им- пульсов, вход сложения второго лога- рифмирукяцего счетчика подключен к выходу второго логического элемента И, а его вход вычитания - к выходу третьего логического элемента И, выходы первого и второго счетчиков соединены с входами вычитающего устройства, 0 выход которого подключен к одному из входов делительного устройства, к второму входу которого подключен выход времякодового преобразователя, а выход делительного устройства соединен с блоком цифровой индикации.

Изобретение относится к теплотехническим измерениям и позволяет повысить точность определения показателя тепловой инерции термопреобразователей с частотным выход ным сигналом путем исключения мето- дической погрешности, обусловленной ненулевым конечным значением выходной частоты термопреобразователя. Подсчитывается число выходных импульсов термопреобразователя в трех равных следующих друг за другом временных интервалах с последующим вычислением значения показателя тепловой инерции по расчетной формуле. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 2 тактовых импульсов , формирователь 1 импульсов, логические схемы И 4, 5 и 6, логарифмирующие реверсивные счетчики 7, 8, распределитель 3 импульсов., вычитающее 10 и делительное 11 устройства, времякрдовый преобразователь 9 и блок 12 цифровой индикации. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. ( (Л

Редактор А.Ворович

Составитель В,Голубев

Техред М.Моргентал Корректор М.Васильева

.Заказ 6740/47

Тираж 607

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Подписное