УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ Советский патент 1973 года по МПК G01K7/16 

1

Изобретение касается температурных измерений и может найти применение для точных измерений нестационарных температур инерционными термометрами сопротивления в условиях медленно изменяющегося теплообмена.

Известны устройства для измерения нестационарных температур при помощи нестационарных термоприемников, в которых для уменьшения погрешности и инерционности вводится соответствующая автоматическая коррекция.

Недостатками упомянутых зстройств являются необходимость в большом коэффициенте усиления для получения оптимальных уровней сигнала по производным при малых коэффициентах теплоотдачи, когда постоянная времени термоприемника велика, необходимость в питании термоприемника переменным током, так как устройство содержит дифференцирующие блоки; сложность этих устройств, так как они содержат сложные счетно-решающие блоки.

Целью изобретения является обеспечение возможности автоматической коррекции динамических погрешностей измерения, возникающих в результате изменения постоянной времени термометра сопротивления.

Поставленная цель достигается тем, что термоприемник снабжен вспомогательным термометром сопротивления, причем оба термометра соединены с корректирующим звеном встречно.

Большинство технических термометров сопротивления состоит из платиновой нроволо5 ки, размещенной определенны.м образом в каналах керамического каркаса, защищенного металлической арматурой. Выводы платиновой проволоки защищены от арматуры керамическим изолятором. Каналы каркаса запол10 йены порошком окиси алюминия. Поскольку теплофизические параметры окиси алюминия близки к параметрам керамики, то такую конструкцию можно рассматривать как двухслойное тело, центральная часть которого состоит из керамики, а внешняя из металла. Постоянная времени такого приемника равна

,(1)

20 где s - минимальное значение показателя тепловой инерции при условии, что коэффициент теплопередачи стремится к бесконечности;

ЕО - показатель тепловой инерции термоприемника, если бы распределение температур в нем было равномерным по всему объему. В конечном итоге выражение (1) приводится к виду

(2)

где Л и В - обобщенные коэффициенты, определяемые только конструктивными параметрами термоприемника.

Перегрев вспомогательного чувствительного элемента, подогреваемого по оси, приводится к виду

Д . л D,(3)

где С и D - коэффициенты того же характера, что А и В.

Определяя из (3) величину а и поставив ее в (2), получим, что 1постоян;ная вре)мени термоприемника однозначно определяется разностью температур между подогреваемым чувствительным элементом и средой или, что то же самое, между подогреваемым и основным чувствительными элементами

f IR П -Л/-г- S-DНа фиг. 1 показано предлагаемое устройство для измерения нестационарных температур с размерами по А-А и Б-Б; на фиг. 2 - блок-схема устройства.

Термоприемник содержит основной / и вспомогательный 2 термометры сопротивления. Подогреватель 3 выполнен из проволоки с нулевым температурным коэффициентом сопротивления, чем обеспечивается постоянство мопдности во всем необходимом температурнОМ диа1па13оне при заданном напряжении. Основной и вспомогательный термометры разделены изолятором 4. Керамический каркас вспомогательного термоприемника имеет несколько каналов, где по оси расположен нагреватель, а в остальных термочувствительных проволока 5 и выводы 6, которые проходят от основного термометра. Вспомогательный термометр (см. ф-иг. 1, разрез по Б-Б) имеет пять каналов. Все свободное пространство в защитной арматуре засыпано окисью алюминия, в том числе и каналы каркасов. Торцы каркасов, как обычно, герметизированы глазурью.

На блок-схеме устройства (см. фиг. 2) показаны основной / и вспомогательный 2 термометры сопротивления, усилитель 7, охваченный обратной связью 8, настраивающейся при помощи исполнительного блока 9.

Устройство работает следующим образом. При равенстве постоянных времени термоприемника и корректирующего звена, находящегося в цепи обратной связи, напряжение на выходе усилителя пропорционально температуре. При изменении условий теплообмена или коэффициента теплоотдачи изменяется температура перегрева термометра 2, которая

определяется как разность температур между основным и вспомогательным термометрами. В соответствии с этим изменением исполнительное устройство 9 изменяет постоянную времени корректирующего звена так, что

всегда будет соблюдаться равенство постоянных времени термоприемника и корректирующего звена в силу пропорциональной зависимости S от 4 в соответствии с уравнением (4). Питание измерительных схем может быть применено как на постоянном, так и на переменном токе. Так как мощность, подводимая к нагревателю, мала, а распространение тепла вдоль термоприемника незначительно, дополнительный подогрев основного

термоприемника практически исключен.

Предмет изобретения

Устройство для измерения нестационарных температур, содерх ащее основной термометр сопротивления, усилитель с корректирующим звеном в цепи обратной связи и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью

автоматической коррекции динамических погрещностей измерения, возникающих в результате изменения постоянной времени термометра сопротивления, последний снабжен вспомогательным подогреваемым тер-мометром сопротивления, причем оба термометра соединены с корректирующим звеном встречно. 1 2 3

/

А А

6-6

Фиг. 1