Устройство для измерения показателя тепловой инерции термодатчика Советский патент 1990 года по МПК G01K15/00 

Изобретение относится к электрическим измерениям тепловых величин и может быть использовано при измерении показателя тепловой инерции (ПТИ) малоинерционных термодатчиков, например термоэлектрических преобразователей, в лабораторных и производственных условиях.

Цель изобретения - повышение точности измерения показателя тепловой инерции малоинерционных термодатчиков путем уменьшения влияния на результат измерения помех.

На чертеже приведена схема устройства для измерения показателя тепловой инерции термодатчика.

Устройство содержит усилитель 1, двухпроводную линию 2 связи, первый ключ 3, термодатчик 4, второй ключ 5, элемент НЕ 6, схему 7 выборки-хранения, генератор 8 импульсов, дифференциальный усилитель 9, источник 10 опорного напряжения, делитель 11 напряжения, первый, второй и третий компараторы 12,13 и 14, RS-триг- гер 15, третий ключ 16, генератор 17 счетных импульсов, счетчик 18 импульсов и блок 19 индикации, включающий индикатор логического состояния выхода компаратора 14 и схему индикации результата измерения.

Устройство работает следующим образом.

Сначала осуществляют компенсацию начальной температуры термодатчика. На первый вход компаратора 14 через ключ 16, усилитель 1 и дифференциальный усилитель 9 поступает сигнал с термодатчика 4, пропорциональный исходной температуре среды. На второй вход компаратора 14 поступает синал с выхода делителя 11 напряжения. Величину напряжения на втором входе компаратора 14 с помощью потенциометра 20, входящего в состав делителя напряжения, изменяют до момента равенства сигналу термодатчика, контролируемого индикатором логического состояния выхода компаратора 14, входящего в состав блока 19 индикации.

Затем термодатчик переносят в среду с высшей температурой и выдерживают его в ней пока в термодатчике не закончатся нестационарные процессы, после чего термодатчик переносят в среду с исходной температурой. Выходное напряжение усилителя 9 изме

0

няется по затухающей экспоненте с постоянной времени, равной показателю тепловой инерции термодатчика

U(t) - К UM + UK - UH)(l)

где К - коэффициент усиления усилителей 1,9;

напряжение на выходе термодатчика, пропорциональное исходной (начальной) температуре термодатчика; напряжение на выходе термодатчика, пропоциональное высшей температуре; постоянная времени термодатчика;

текущее время. В момент времени t4, когда выходной сигнал дифференциального усилителя 9 достигает значения U,(t),paBU.. и, Ј

t ного первому опорному уровню

и, (О - к ин+(ик ин)е

5

0

5

KUU + Е,

(2)

И т А

срабатывает первый компаратор, открывается ключ 3 и на вход счетчика 18 импульсов начинают поступать импульсы от генератора 17 счетных импульсов .

В момент времени t4, когда выходной сигнал дифференциального усилителя достигает второго опорного уровня U(t), срабатывает второй компаратор и закрывает ключ 3, который прекращает подачу импульсов на счетчик импульсов, при этом±г

U2(t) К UH+ (UK- UH)

- К U,+ EB. 4t Е & Отношение -- е

(3)

где At

0

5

tft-2t,

Делителем напряжения задается с определенное соотношение между Ед и

S,

При ЕА/ Е6 2,73

At,

I - Ь)рГЛЛ Л i ft

-т.е. промежуток времени между срабатыванием первого и второго компараторов пропорционален постоянной времени термодатчика.

Для компенсации, влияния помехи, наведенной на линии связи термодатчи-. ка с усилителем 1, сигнал помехи вычитается с помощью дифференциального усилителя 9 из полного сигнала присутствующего на выходе усилителя 1. Для выделения помехи сигнальный проход линии связи периодически отключается t посредством ключа 16, от термодатчика 4 и замыкается ключом 5, на общий провод. При этом на выходе усилителя 1 появляется эквивалент сигнала помехи, который запоминается в схеме 7 выборки-хранения. После этого замыкается ключ 16, а ключ 5 и схема выборки-хранения закрываются, вследствие чего на выходе усилителя 1 появляется сумма полезного сигнала и сигнала помехи. Поскольку сигнал помехи поступает на оба входа дифференциального усилителя 9, то на выходе дифференциального усилителя помеха, наведенная на линии связи, отсутствует.

Работа ключей 5 и 16 синхронизирована генератором импульсов 8, причем открывание ключа 16 совпадает во времени с закрыванием ключа 5 и схемы выборки-хранения. Последнее обеспечивается включением элемента НЕ 6 на выходе генератора 8 импульсов, управляющего работой элементов 16, 5, 7, 12,13 и 14.

Формула изобретения

Устройство для измерения показателя тепловой инерции термодатчика, содержащее термодатчик, первый вывод которого подключен через первый провод двухпроводной линии связи к первому входу усилителя, первый, второй и третий компараторы, вторые входы которых соединены с соответствую0

5

щими выходами делителя напряжения, подключенного к выходу источника опорного напряжения, RS-триггер, входы которого соединены с выходами первого и второго компараторов, а выход подключен к управляющему входу первого ключа, вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, а выход подключен к входу счетчика импульсов, блок индикации, первый вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, а второй вход подключен к выходу третьего компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй и третий ключи, генератор импульсов, элемент НЕ, схема выборки хранения и Дифферен- 0 циальный усилитель, выход которого соединен с первыми входами трех компараторов, а входы соединены соответственно с выходом и входом схемы выборки-хранения, стробирующий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, управляющему входу второго ключа и входу элемента НЕ, выход которого подключен к стробирую- щим входам компараторов и управляющему входу третьего ключа, вход которого соединен с вторым выводом термодатчика, а выход соединен через второй ключ с первым выводом термодатчика и подключен через второй провод двухпроводной линии связи к второму входу усилителя, выход которого соединен с входом схемы выборки-хранения.

5

0

5

Изобретение предназначено для измерения показателя тепловой инерции малоинерционных термодатчиков. Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения помех. Сигнал с выхода термодатчика поступает через ключ 16, усилитель 1, схему выборки-хранения 7 и дифференциальный усилитель 9 на входы компараторов 12,13,14. На выходе RS-триггера 15, подключенного к выходам компараторов 12,13, настроенных на определенный порог срабатывания, формируется временной интервал, пропорциональный показателю тепловой инерции термодатчика, который заполняется импульсами от генератора счетных импульсов 17. Блок регистрации 19 фиксирует число импульсов, подсчитанных счетчиком импульсов 18. Для выделения помехи сигнальный провод линии связи периодически отключается посредством ключа 16 от термодатчика 4 и замыкается ключом 5 на общий провод. При этом на выходе усилителя 1 появляется эквивалент сигнала помехи, который запоминается в схеме выборки-хранения 7 и вычитается из сигнала с термодатчика в дифференциальном усилителе 9. 1 ил.

Редактор А.Долинич

Составитель В.Куликов

Техред М.Дидык Корректор С.Шевкун

Заказ 1505

Тираж 495

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

Подписное