Устройство для измерения и регулирования температуры поверхности объекта Советский патент 1990 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к технике автоматического управления температурными режимами испытаний объектов.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные задатчик 1 температуры, элемент 2 сравнения, блок 3 регулирования, исполнительный орган 4, источник 5. тепла, а также первичный преобразователь температуры, состоящий из первого 6, второго 7 и третьего 8 измерителей температуры, устанавливаемых в объекте 9 испытаний или рабочем теле 10, изготовленном из материала объекта, обеспечивающем вместе с окружающим его теплозащитным корпусом 11 адекватные объекту условия теплопередачи в нем и закрепляемом на объекте или вблизи него, блок формирования сигнала, пропорциональньш температуре поверхности, состоящий из первого 12, второго 13 и третьего 14 масштабирующих элементов и сумматора 15, и нормирующий преобразователь 16.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал рассогласования с выхода элемента 2 сравнения поступает на блок 3, далее после преобразования - на исполнительный орган 4, управляющий работой источника тепла (нагревателями) 5. Часть теплового потока, поглощаемая объектом 9, создает в последнем температурное поле, величины которого в отдельных точках измеряются измерителями 6-8. Их сигналы, пройдя через масштабирующие элементы 2-14, поступают на первый,второй и- третий входы сумматора 15 преобразо-: ванными по каждому каналу до величин, К/Г,, ,, соответственно.

(Л

сд

со

4 СП

При этом ддТя повьшения точности определения температуры поверхности объекта дотя различных режимов нагрева можно применять методы восстановления температуры по ограниченному числу точек контроля, в частности метод формальной экстраполяции.

Сущность метода заключается в том, что по известным температурам Т, L, Тз в трех точках внутри объекта испытаний или образца его материала, расположенных на расстояниях Х С Х Хз соответственно от точки восстанавливаемой температуры Т (нагреваемая поверхность), методом разложения в ряд функции температуры в окрестное- ти точки выводится зкстраполяционная формула, устанавливающая зависимость между Тд и Т, T,j , 1.3, которая может быть реализована в виде измерительного устройства, включаемого в цепь обратной связи устройства регулирования температуры.

По формуле Тейлора

Tp Tj-T;(X)X H-T2 (X)|| +0 (0-Х,). Перейдя к конечным разностям, получают

т; (X)

Хз л,

- ,--

тогда

Т 3 - TI

т т 2 Хд - X,

+ ч ..Xi

Л7 v V V V - V

л л 1

Э - Х

или

э«

Y Y А. Л,л

,,- Xi .

2 (Хз-Х,)(Х,,.-Х,)

К,

Xi

V Y Y - Y Aj Л, АЗ Aj

На выходе сумматора 15 формируется сигнал К, Т - Kj Tj, соответствующий по величине температуре - нагреваемой поверхности Tj объекта 9, идущий на вход нормирующего преобразователя 16 и далее на второй вход элемента 2 сравнения.

0

5

0

5

0

5

0

5

Применение измерителей температу- ры, помещенных в рабочее тело, окруженное защитным корпусом, позволяет точно устанавливать их электроды на заданной глубине, улучшая этим метрологические характеристики, ускоряет подготовку к испытаниям, повьшает их надежность и качество.

Формула изобретения

Устройство для измерения и регулирования температуры поверхности объекта, содержащее последовательно соединенные задатчик температуры, элемент сравнения, блок регулирования, исполнительный орган и источник тепла, а также нормирующий преобразователь, выход которого соединен с вторым входом элемента сравнения, и первичный преобразователь температуры, о т л и- чающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блок формирования сигнала, пропорционального температуре поверхности, состоящий из первого, второго и третьего масштабирующих элементов, подключенных к соответствующим входам сзгмматора, второй вход которого является инвертирующим, а первичный преобразователь температуры вьшолнен в виде установленных в объекте на разной глубине от поверхности нагрева и смещенных относительно друг друга по горизонтали на расстояния, исключающие их взаимное тепловое экранирование, измерителей температуры, подключенных выходами к входам соответствующих масштабирующих элементов, выход сумматора соединен с входом нормирующего преобразователя, при этом коэффициенты К, Kj,, К масштабирования масштабирующих элементов соответственно определяются как

2X2- X,

Э XT X 2- X, V -Xl

)

Xi 2X1- Хз Хз- X, Х™Х7

где ,jOI - координаты расположения первого, второго и третьего измерителей температуры соответственно по глубине относительно поверхности нагрева.

Изобретение относится к технике регулирования и автоматического управления температурными режимами испытаний изделий и образцов. Цель изобретения - повышение точности устройства. Новым в изобретении является применение блока формирования сигнала, пропорционального температуре поверхности, и измерителей температуры, размещенных в объекте на разной глубине от поверхности нагрева. 1 ил.