Способ измерения периодически меняющихся температур Советский патент 1962 года по МПК G01K3/08 

Известны способы измерения периодически меняющихся температур, основанные на коррекции показаний датчика, постоянная тепловая 11нерция которого определена.

Известные способы имеют общий недостаток, который заключается в том, что для определения тепловой инерции датчика необходимо определять коэффициент теплоотдачи среды, температура которой измеряется, и датчика. Определение коэффициента теплоотдачи сложно и не всегда бывает возможно.

Предлагаемый способ измерения периодически меняющихся температур с применением двух датчиков, имеющих разные значения постоянной тепловой инерции, состоит в том, что температуру контролируемой среды рассчитывают по температурным кривым, записанным с помощью двух датчиков и по сдвигу фаз между ними.

Такой способ обеспечивает упрощение опыта по определению температуры контролируемой среды.

Способ позволяет достаточно точно измерять температуры, меняющиеся по закону гармонических колебаний и не требует предварительного определения показателя тепловой инерции датчика.

Способ основан на известных соотнощениях теории регулярного режима.

Пусть температура среды в меняется по закону:

в вот-ь Л cos Г- т I ,(1)

где: вто-средняя температура, около которой происходят колебания; Л - амплитуда колебаний; Т - период колебаний; г - время.

№ 146535-2Для малогабаритного датчика, внутри которого температурное поле равномерно, по истечении некоторого времени температура И будет меняться по закону:

и-.Q + Bcosl -,(2)

т. е. по косинусоиде с тем же периодом Т, но с другой амплитудой колебаний В и сдвигом по фазе. При этом:

В Л cos р - и 3 - arctg |где е - показатель тепловой инерции и определяется параметрами среды и датчика.

Если поместить в среду, температура которой определяется, два датчика с показателями тепловой инерции 8 и 62, то получим соотношения:

и,.: , Р1

и, - е + S, cos I т Значения BI и В2 будут расположены на косинусоиде, амплитуду А которой необходимо определить. Для этого достаточно знать два значения 5i и 2 и сдвиг фаз между ними А р2-Рь

Тогда cos pi;

cos (pi+A).(4)

Откуда tgpj:: ctgAи A .-A .,(6)

cos |3, cos(ps + A)

Угол p расположен в первом квадрэте. При изменении |3 от О до

-- -- В меняется от Л до 0.

Таким образом, поместив два датчика в среду, температуру которой измеряют и, записав их температурные кривые, по амплитуде В и 62 и по сдвигу фаз А между ними строят измеряемую температурную кривую.

Экспериментальная проверка способа производилась в малоинерционной печи, температура которой менялась по закону, близкому к косинусоиде.

Температура в печи колебалась около среднего значения 436° с амплитудой 84° и периодом 180 сек. Эта температурная кривая была записана малоинерционной термопарой на приборе ЭПП-09 (время пробега шкалы 1 сек). На том же приборе были записаны температурные кривые двух термопар большей инерционности. Амплитуды этих колебаний Bi 58°, 2 37°. Сдвиг фаз между ними- 18°45.

Расчет температуры по формулам (5) и (6) дает результат Л 80° 5, что является близким совпадением с опытом.

Предмет изобретения

Способ измерения периодически меняюшихся температур с помошью двух датчиков с разными значениями постоянной тепловой инерции, о т5i-sinA

.ли чающийся тем, что, с целью упрощения ведения эксперимента по определению температуры контролируемой среды, последняя рассчитывается по температурным кривым, записанным с помощью двух датчиков и по сдвигу фаз между ними.