СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ТЕРМОДАТЧИКА Советский патент 1973 года по МПК G01K15/00 G01K7/16 

1

Изобретение относится к области техники измерений и может быть иапользовано в лабораторной илИ производственной практике при измерениях высоких температур либо быстро меняющихся во времени по температуре тепло;вых процессов для коррекции ошибок измерения, обусловленных тепловой инерцией таких термодатчиков как термопары и термометры сопротивления.

Известен способ измерения тепловой постоянной Ъремени термодатчика, основанный на использовании аналитической зависимости, описывающей процесс простого нагрева (или охлаждения) тела, вносимого в среду с постоянной температурой 0° С, в интегральной форме вида

/-в (4-в),(1)

где т - темп охлаждения, т. е. величина, обратная тепловой постоянной времени Т; to - начальная температура тела (тер.модатчика), откуда после логарифмирования получаем

ln(f - &) -- т- + in(4 - Q).(2)

Из уравнения (2) видню, что логарифм разности температуры t тела (термодатчика) и окружающей его среды в является линейной функцией времени т с угловым коэффициентом, равным -т, так как 1п() const.

Однако при таком способе трудно получить высокую точность измерительного тракта и сложно автоматизировать процесс измерения на основе зависимости (2), так как основной операцией его является логариф:мирование напряжения с выхода преобразователя темпер-атуры термодатчика в электрический сигнал.

|По предложенному способу напряжение на выходе преобразователя после внесения термодатчика в заданную среду в одном канале измерительной установки усиливают и подают на клеммы вертикальной развертки луча электронного осциллографа, а, в другом канале-дифференцнруют, усиливают и подают на

5 клем.мы горизонтальной развертки, фотографируют изображение на экране, после чего по величине тангенса угла наклона прямолинейного участка кривой, полученной на фотографии, вычисляют значение тепловой постоян0ной.

Бла1годаря этому повышается точность измерения и упрощается измерительный тракт.

Способ измерения тепловой постоянной вре5мени Т тер.модатчика основан также на аналитической зависимости (1), но только вырал енной не в интегральной, а в дифференциальной форуме, имеющей вид

в -Г-(-в).(3)

0

d

Очевидно, что график уравнения (3) представляет собой линейную функцию с угловым коэффициентом, равны:М - Т. На фИ1Г. 1 показана блок-схема установки для осуществления предлагаемого способа автоматического измерения тепловой .постоявной времени термодатчика; на, фит. 2 - фотосн-имок экран а осциллографа. Установка содержит сосуд / с заданной средой, имеющей постоянную ПО объему известную темперэтуру в° С, линейный преобразователь 2 температуры термодатчика в напряжение постоянного тока с коэффициентом преобразования Ki (t/Bbix)np Ki-(- -6) в, усилитель 3 напряжения постоянного тока с выхода преобразователя с коэффициентом усиления К2 2 К2-Ui Ki-K2-(ti-Q) в, олерационнъш усилитель 4 напряжения постоянного тока, осуществляющий операцию дифференцирования и усиления входного сигнала с выхода преобр-азователя с коэффициентом Кз КгК,- (-9) в, элекдтатрОНБЫЙ осциллограф 5 с масштабными коэффициентами развертки напряжения входного сигнала ло вертикали /Су, мм/в и по го.ризонтали Кх, мм/в Y KyU . KYK,K(t - в) мм; Х KxU, /Сх/СЛз ( - Q)MM И блок 6 фотографирования изображения на экране электронного осциллографа. Для измерения тепловой постоянной времени термодатчика предлагаемым способам термодатчик, -подключенный к прео:бразователю 2 помещают в сосуд /, и сигнал с выхода преобразователя, обусловленный нагревом (или охлаждением) термодатчика, в одном канале с помощью усилителя 3 усиливается и затем поступает Hia клеммы вертикальной развертки электронного ооцилитографа 5, а в другом канале с помощью операционного усилителя 4 дифференцируется, усиливается и затем поступает на клеммы горизонтальной развертки осциллографа. Получающееся при этом на экране электронного осциллографа изображение фотографируют и затем по величине тангенса, угла наклона прямолинейного участка, полученного на фотографии изображения, вычисляют значение измеряемой тепловой постоянной Времени термодатчика. Тангенс угла наклона в,ыражается отношениемKyff. tg - (о) (i -I откуда следует KiKs t - Q или T /4) Уравнение (6) позволяет вычислить величину иеко1мой тепловой постоянной времени термода.тчика. Если подобрать коэффициенты так, чтойы отношение получится ,. Предлагаемый способ дает возможность автоматически определить величину тепловой яостоявной времени термодатчика. В качестве преобр азователя 2 можно использовать, напрнмер, две термопары одной градуировки. включен,н,ые по схеме дифференциальной термопары, а для ,проволочн,ых термометров сопротивления- два иденти,чных термометра сопротивления, включенные в смежные плечи измерительного моста. Для определения тепловой постоянной времени термодатчика предлагаемым способом следует после монтажа измерительной установки 1по схеме фиг. 1 сначала одив из тер.модатчиков (термопара или термометр сопротивления) ,поместить в заданную ср,еду с постоянной известной температурой 6° С. После прогрева первого термодатчика до температуры в°С в ту же среду поместить второй термодатчик и сфотографировать изображение, получающееся на экране электронного осциллографа при нагреве второго термодатч,Ика, тепловая постоянная времени которого замеряется. Далее по формуле (6) вычислить значение постоянной Т. Измерения тепловой постоянной времени пр,едлагаемы,м, способом по |блок-схеме фиг. 1 можно вести и с одним только термодатчиком, имитируя выходной сигнал преобразователя 2, соответствую,щий темпера.туре нагрева термодатчика 6° С одним из известных в измерительной технике способов. Предмет изобретения Способ - автоматического измерения тепловой постоянной времени термодатчика в среде с постоянном коэффициенто.м, теплопередачи, отличающийся тем, что, с целью пов-ыщения точности измерения, и упрощения измерительного тракта, напряжение на выходе преобразователя после внесения термодатчика в заданную среду в одном канале измерительной уста,новки усиливают и подают ва клеммы вертикальной развертки луча электронного осциллографа, а в др,угом «авале ди,фференцируют, усиливают и подают на клеммы горизонтальной развертки, фотографируют изображение на экране, после чего ло величине тангенса угла наклона прямолинейного участка кривой, полученной на фотогр афии, вычисляют значение тепловой постоянной.

Фиг,.2