Устройство для измерения нестационарного теплового потока Советский патент 1991 года по МПК G01K17/08 

Изобретение относится к тепловым измерениям и может найти применение при исследовании процессов теплообмена в металлургии, энергетике и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение метрологической точности измерений.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит выполненный в виде гипертермопары чувствительный элемент 1, на обратной поверхности которого закреплен термоэлектрический преобразователь 2, первый усилитель 3. включенный между выходами чувствительного элемента 1 и первым входом первого сумматора 4, второй усилитель 5, включенный между выходами термоэлектрического преобразователя 2 и первым входом второго сумматора 6, второй вход которого связан с выходами чувствительного элемента 1, а выход через дифференциатор 7 подключен к второму входу первого сумматора 4, выход которого является выходом устройства.

Работа предлагаемого устройства осно- вана на измерениях перепада температур на чувствительном элементе (At), скорости изменения этого перепада (At ) и скорости изменения температуры на обратной поверхности чувствительного элемента (to6p) при воздействии на приемную (переднюю) сторону чувствительного элемента нестационарного теплового потока q и определением этого потока в соответствии с расчетной формулой

q At +Ki -р -с bto6P +

+ Кг р -с b At ,

где А,с,р , b - соответственно коэффициент теплопроводности, теплоемкость, удельная плотность и толщина чувствительного элемента;

KI, K2 - постоянные коэффициенты, определяемые по результатам калибровки (контрольных испытаний) при настройке приборустройства, причем 0 Ki 2.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии нестационарного теплового потока q на чувствительный элемент 1 на его выходе формируется сигнал, пропорциональный величине At- перепаду температур на чувствительном элементе. Этот сигнал поступает на входы первого

Я

усилителя 3, где усиливается в -р- раз и выходной сигнал At тт подается на первый

вход первого сумматора 4. Температура обратной поверхности чувствительного элемента t06p измеряется термоэлектрическим преобразователем 2, выходной сигнал которого, пропорциональный t06p, усиливается

Ki

вторым усилителем 5 в --- раз и его выходКг

ной сигнал t06p

JCi К2

поступает на первый

вход второго сумматора 6, на второй вход которого с выходов чуствительного элемента 1 приходит сигнал, пропорциональный A Выходной сигнал с второго сумматора будет

j

равен Е A t + to6p -г. В результате дифК-2

ференцирования этого сигнала и его усиления в К2 р-C b раз в дифференциаторе 7 его выходной сигнал / будет равен /3 Кг р с b е Ki р с b + Кг р -с b At .

Сигнал ft поступает на второй вход первого сумматора 4, где суммируется с поступающим на его первый вход сигналом

At тг, и выходной сигнал этого сумматора и всего устройства оказывается равным q AtЈ+/3 At + Ki -р-с -Ь Ьбр +

+ Кг р bAt

и соответствует ранее приведенной расчетной формуле для определения нестационарного теплового потока.

Коэффициенты Ki и «2 подбираются и устанавливаются при калибровке (контрольных испытаниях) при воздействии на устройство эталонных нестационарных тепловых потоков q и сравнением их с выходным сигналом первого сумматора 4 до его наибольшего совпадения с известным эталонным.

Повышение метрологической точности измерений в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом достигается за счет того, что в нем исключены погрешности, связанные с искажениями, вносимыми во входной нестационарный тепловой поток термопреобразователями, расположенными на приемной стороне чувствительного элемента (как это имеет место в прототипе), а также за счет установки соответствующих коэффициентов передачи Ki и Кг второго усилителя и дифференциатора по результатам калибровки устройства при воздействии эталонного нестационарного теплового потока,

Формула изобретения

Устройство для измерения нестационарного теплового потока, содержащее вы- пог.ненный в виде гипертермопары чувствительный элемент, на обратной поверхности которого закреплен термоэлект

рический преобразователь, усилитель,ческой точности измерений, в него введены

включенный между выходами чувствитель-второй сумматор и второй усилитель, вклюного элемента и первым входом сумматора,ченный между выходами термоэлектричек второму входу которого подключен выходского преобразователя и первым входом

дифференциатора, а выход сумматора явля-5 второго сумматора, второй вход которого

ется выходом устройства, отличающее-связан с выходами чувствительного элеменс я тем, что, с целью повышения метрологи-та, а выход - с входом дифференциатора.

Изобретение относится к тепловым измерениям и может использоваться при исследовании процессов теплообмена в металлургии, энергетике и других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение метрологической точности измерений. Устройство содержит чувствитель- ный элемент 1 (гипертермопару), на обратной поверхности которого закреплен термоэлектрический преобразователь 2, первый усилитель 3, включенный между выходом чувствительного элемента и первым входом первого сумматора 4, второй усилитель 5, включенный между выходом преобразователя 2 и первым входом второго сумматора 6, к второму входу которого подключен выход чувствительного элемента. Выход второго сумматора через дифференциатор 7 подсоединен к второму входу первого сумматора, выход которого является выходом первого устройства. Введение второго усилителя и второго сумматора и соответствующее выполнение связей между ними и остальными элементами устройства позволяют повысить метрологическую точность измерения за счет исключения погрешности, связанной с размещением тер- мообразователей приемной (передней) поверхности чувствительного элемента, вносящей искажения в исследуемый нестационарный тепловой поток, а также за счет соответствующего выбора коэффициентов передачи KI и «2 второго усилителя и дифференциатора при калибровке устройства - контрольных испытаниях при воздействии заданного эталонного нестационарного теплового потока. 1 ил. Ј О 00 о СА)