Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар Советский патент 1979 года по МПК G01K15/00 

I

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть использовано, например, при измерении показателя тепловой инерции промышленных термопар в условиях естественного теплообмена термопары со средой, в которой находится.

Известны устройства для измерения показателя тепловой инерции термопар, использующие метод фиксации нескольких значений выходного напряжения термопары в определенные моменты времени t и tg на кривой разгона термопары при ее нагреве или охлаждении 1-3 .

Известно также устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, натреватель, схему сравнения и регистрирующий блок 4.

Известное устройство имеет недостаточную точность, обусловленную тем что в процессе измерения сигнал термопары дифференцируется.

Цель изобретения - повышение точности измерения показателя тепловой инерции термопары в условиях естественного теплообмена.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, нагреватель, схему сравнения и цифровой регистратор, введены запоминающее устройство с

ключом сброса, подключенное к выходу усилителя, масштабный усилитель, подключенный к выходу запоминающего устройства, аналоговый ключ, соединяющий два выхода масштабного усилителя

со входом схемы сравнения, другой

вход которого соединен с выходом усилителя, одновибратор и триггер, вход которого подключен к выходу схемы сравнения, а выходы - к управляющим

входам аналогового ключа, причем один выход триггера соединен также через одновибратор с ключом сброса запоминак(щего устройства, а другой с управляющим входом цифрового регистратора.

Схема устройства изображена на чертеже.

Устройство содержит переключатель 1 рода работы, источник 2 нагрева

термопары, измерительный усилитель 3, трехполюсный переключатель 4, запоминающее устройство 5 с ключом сброса, масштабный усилитель 6, трехполюсный аналоговый ключ 7, схему

сравнения 8, триггер 9, цифровой регистратор, состоящий из генератора опорной частоты 10, ключа 11, счетчика 12 л. блока цифровой индикации 13, и одновибратор 14. Устройство работает следующим образом. Ко входу устройства подключают исследуемую термопару, которая установлена непосредственно на объекте и находится в среде с определенной температурой в условиях естественого теплообмена. Перключатель 1 рода работы устанавливают в положение измерение (И), а трехполюсный пер.еклйчатель 4 - в положение а На выходе терМояары имеется установившееся значение сигнала, пропорциональное ЕО, которое после усилени измерительным усилителем 3 через тре полюсный переключатель 4 поступает в течение времени, равного постдянной времени интегратора, на запоминающее устройство 5, выполненное, например в виде интегратора. Известно, что значение показателя t тепловой инерции термопары связано со значением At tg- t следующей зависимостью: ut Ej/Eo-1 Ba/Eo-i где E и ЕЗ - мгновенное значение вы ходного напряжения термопары в момен ты време ни t и tg соответственно; Е0 - установившееся значение выходного сигнала термопары, пропорцио нальное температуре среды, в которой она размещена. Легко видеть, что t At при раве стве единицы знаменателя приведенной формулы, т.е. при определенных значе ниях отношений и Eg/ ЕО . Масштабный усилитель 6 преобразуе значение ЕО в напряжения Е и Ер; определяемые соотношением элементов масштабного усилителя. При этом выполняются равенства: E,5l-B и Be-. Во. : «а неШз) Подбором резисторов RI , Rg, Rg и Е4можно обеспечить, например, соотн ,10 и «atR3- -R+ и, как следствие, - it t , так как при этом gj/Eo-l Ва/Ео-- - Затем переключатель 1 рода работ переводят на определенный промежуто времени (например, 3-5 сек) в полож ние нагрев (Н).. Термопара при . этом подключается к источнику 2 нагрева и последний при помощи переме ного тока разогревает термопару до яекоторой температуры, превышающей температуру среды, в которой находится термопара. .После этого переключатель 1 возвращается в исходное положение И, а трехполюсный переключатель 4 - в . В этом положении положение на один вход схемы сравнения 8 с измерительного усилителя 3 поступает усиленное напряжение Е (t) исследуемой термопары, изменяющееся по закону затухающей экспоненты с постоянной времени Ф. На другой вход схемы сравнения 8 через открытый транзистор 14 трехполюсного аналогового ключа 7 с масштабного усилителя 6 поступает постоянное напряжение Е. В момент времени t , когда текущее значение напряжения Е (t) достигает значения В, схема сравнения 8своим выходным импульсом переводит триггер 9 в нулевое состояние, благэдаря чему на управляющие входы тре.хполюсного .аналогового ключа 7 поступают наиряжения, закрывающие транзистор 1-5 иоткрывающие транзистор-16 . Теперь на схему сравнения 8 через открытый транзистор 16 поступает - постоянное напряжение Eg. При этом одновременно выходным сигналом триггера 9 замыкается ключ 11отсчетного блока:, и на счетчик 12с генератора 10 опорной частоты поступают импульсы, количество которых высвечивается в блоке цифровой индикации 13. При достижении напряжением Е (t) значения Едсхема. сравнения 8 срабатывает вторично и переводит триггер 9в единичное. состояние. Ключ И размыкается, на .управляющие входы трехполюсного аналогового ключа 7 поступают Напряжения, открывающие транзистор 15 и закрывающие-16. Одновременно передним фронтом импульса триггер 9 запускает одновибратор 14, который формирует короткийимпульс, замыкающий кратковременно ключ 11 сброса значения ЕО. в запоми нающем устройстве 5. Устройство готоьо к следующему измерению. Время замыкания ключа 11 цифрового регистратора пропорционально измеряемому значению показателя тепловой инерции термопары. Предложенное устройство позволяет повысить точность измерения показателя тепловой инерции /термопар: в условиях естественного теплообмена. Формула изобретения Устройство для измерения -показателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, нагреватель, схему сравнения и цифровой регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены запоминающее устройство с ключом сброса, подключенное к выходу усилителя, масштабный усилитель, подключенный к выходу запоминающего устройства, аналоговый ключ, соединяющий два выхода масштабного усилителя со входом схемы сравнения, другой вход которой соединен со входом усилителя, одновибратор и триггер, вход которого подключен к выходу схемы сравнения, а выходы - к управляющим входам аналогового ключа, причем один выход триггера подключен также через одновибратор к ключу сброса запоминающего устройства, а другой - к управляющему входу цифрового регистратора.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарных температур. 1967.

2.Самсонов Г.В. и др. Датчики для измерения температуры в промышленности. Киев, 1972, с. 38-39.

3.Авторское свидетельство СССР №267123, G 01 К 15/00, 1968.

4.Авторское свидетельство СССР №300783, G 01 К 7/14, 1969.

Г}