Устройство для определения динамических характеристик термоприемников Советский патент 1992 года по МПК G01K15/00 

Изобретение относится к области метеорологии и предназначено для ислользова- ния в термометрии при испытаниях, калибровке и тарировке термоизмерительной аппаратуры.

В настоящее время известны несколько направлений развития физико-технических методов и средств для этих процессов, наиболее представительным из которых можно считать устройство для определения динамических характеристик термопар, содержащее приспособление для фиксации термоприемников, емкости для разнотем- пературной жидкости (холодной и горячей, по Цельсию), и блок регистрации показаний термоприемников при протекании той или иной жидкости 1.

Существенным и очевидными недостатками этого устройства являются низкая точ- ность и достоверность температуры жидкости, что сужает сферы использования устройства.

Наиболее близким, по мнению заявителя, является устройство для определения динамических характеристик термоприемников, содержащее емкости для горячей и холодной воды, соединенные каналами с неподвижно установленным цилиндром, выполненным полым, в котором (его указанной полости) размещены термоприемники 2.

Устройство более эффективно по сравнению с др. аналогами. Однако обладает и существенными недостатками, заключающимися в незначительной точности и достоверности получаемых измерений из-за искажения амплитудной характеристики в результате смещения струй жидкости различной температуры, теплообмена между каналами, искажающего истинные показания температур, и использования в измерительной схеме щеточного коллектора, при ограниченном частотном диапазоне ввиду нарушения динамической устойчивости струй жидкости неудачной конструкцией и размещением приспособления для фиксаVJNJ О XI 00 OJ

ции термоприемников, что накладывает по- .казания разнотемпературных потоков жидкостей, снижает достоверность и репрезентативность процесса измерений, испытаний и калибровки токоприемников.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения взаимного влияния разнотемпературных жидкостей.

На чертеже показан общий вид описываемого устройства.

Устройство для определения динамических характеристик термоп риемников содержит емкость V для горячей воды и емкость 2 для холодной воды, соединенные каналами 3 с неподвижным цилиндром 4, выполненным полым, закрепленным в опоре 5, например, с помощью резьбы.

Согласно изобретению, полый цилиндр 4 снабжен поршнем б; размещенным в нем коаксиально и ориентированным своим днищем (по чертежу - вверху поршня развитое днище 6, с помощью которого поршень соединен с валом привода вращения, например, через фрикционную муфту, на чертеже, над поршнем б. условно показан вал к приводу)

В стенке поршня выполнено окно 7 на уровне каналов 3 цилиндра 4, подводящих каждый горячую или холодную воду {раздельно 2 канала). В полость поршня б введен дополнительный поршень 8 меньшего диаметра, установленный по оси неподвижно, а по оси этого дополнительного поршня 8, в верхней его части, закреплены термоприемники 9, соединенные своими электровыводами с блоком 10 обработки сигналов от этих термоприемников 9, выводящим сигналы на регистрационный блок 11, например, прибор типа СП-4 (многоканальный самописец), или на экран дисплея (по выбору экспериментатора и возможностей).

Такое выполнение чувствительной рабочей части данного устройства: двух поршней (основного 4 и дополнительного поршня 8), согласование высоты окна 7 с каналами 3-3 и размещение неподвижными термоприемников 9, позволяет повысить точность определения динамических характеристик, расширить частотный диапазон за счет устранения влияния разнотемпературных жидкостей (их температур) друг на друга и на процесс измерений их температур приемниками 9.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Из емкостей 1 или 2 по каналам 3 (с одной или другой емкости) жидкость поступает к поршню 6, который вращают приводом. При совмещении на каждом обороте окна 7 с тем или другим каналом 3 в полость

поршня 6 попадает та или другая жидкость, при совмещении окна 7 с каналом 3, соединенным с емкостью 1. из нее (как это условно принято при разливе жидкостей по

5 емкостям) поступает горячая жидкость, которая омывает термоприемники (датчики) 9, протекая вниз вдоль неподвижного дополнительного поршня 8, сигналы от датчиков поступают на блоки 10-11 и регистрируют0 ся. При совмещении окна 7 с каналом 3 от емкости 2 датчики омывает холодная жидкость, характеристики которой передаются от термоприемников 9 на блоки 10-11 и регистрируются. При известных температу5 pax жидкости в емкостях 1 и 2 (их можно термоизолировать для чистоты эксперимента), изменяя число оборотов поршня 6, определяют значения модуля передаточной функции измерительного преобразователя

0 при различных временных показателях смены жидкостей, омывающих термоприемники 9, определяют амплитудно-частотную характеристику, а по ней находят параметры тепловой инерции термоприемников 9,

5 используя, как указано в описании, приборы (блоки) 10 и 11 устройства.

Пример использования устройства. В емкость 1 заливают воду при температуре 85°С, в емкость 2 - воду при , создают

0 в емкостях избыточное давление, например, от ресивера. Цилиндр и поршень 4 и б притирают по внутренней контактной стенке (чтобы не было протечек); в качестве привода используют электропривод с регулируе5 мым числом оборотов; например, многоступенчатым редуктором (на чертеже не показаны), при диаметре поршня 6, равном 40 мм, диаметр окна 7 выбирают 5 мм. Диаметр дополнительного поршня 8 вы0 бран 5,5 мм, на торце (вверху) которого закреплены термоприемники (не менее двух - для более надежного и точного показания методом контроля одного датчика другим). Термоприемники 9 соединяют электро5 каналами с измерительным устройством в виде моста постоянного тока класса 0,05, выход которого подсоединяют к быстродействующему АУП, включенным в блок схемы измерений 10 устройства. При вращении

0 поршня с числом оборотов 1 об/с и при избыточном давлении в емкостях 1 и 2, равном 2,4 эти, получают динамические характеристики термоприемников 9 устройства и Судят о надежности и точности его работы;

5 далее, изменяя число оборотов, кратным 3, 5, 10 и т.д., получают дополнительные динамические характеристики термоприемников 9, которые эквивалентно сравнивают между собой и делают вывод о работе даннрго устройства, производя при этом сравнение с эталонными, предварительно полученными характеристиками, принятыми по нормам в системе Госкомгидромета.

Таким образом, технические преимущества разработанного устройства заключаются в повышении точности (по экспериментам на 14-18%, что существенно) и надежности получения динамических характеристик, репрезентативности (устойчивой представительной повторяемости результатов), расширении частотных диапазонов (в несколько раз) получаемых характеристик за счет изменения частоты смывания датчиков 9 разнотемпературны- ми жидкостями за счет устранения при этих данных .влияния разнотемпературных жидкостей друг на друга и на процесс измерений, т.к. при подаче ее под давлением жидкость, как несжимаемая среда, не смешивается со стекающими остатками другой жидкости и дает чистые показания при омывании датчиков - только той жидкости, которая попала в окно 7.

Формула изобретения Устройство для определения динамических характеристик термоприемников, содержащее емкости для горячей и холодной воды, соединенные каналами с камерой, в которой размещены термоприемники, соединенные своими выводами с блоком обра0 ботки сигналов, и привод свалом вращения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения взаимного влияния разнотемпературных жидкостей, в него введены два поршня, раз5 мещенных соосно в камере, и фрикционная муфта, при этом камера выполнена в виде полого цилиндра, внешний поршень снабжен окном, выполненным на уровне каналов, и установлен днищем вверх,

0 соединенным через фрикционную муфту с валом вращения, а термоприемники закреплены на внутреннем поршне.

к приводу.

Использование: калибровка и тарировка термоизмерительной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит две емкости для горячей и холодной воды, два поршня, один из которых полый, выполнен с окном на уровне каналов и соединен с валом вращения, а другой поршень размещен внутри первого и на нем закреплены термоприемники. 1 ил.