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

Изобретение относится к области теплотехнических измерений. Известные автоматические устройства дпя измерения показателя тепловой инерции термбдатчиков l , отличгиотся низкой точностью результата измерения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее активный диф ференциатор., преобразователь сигнала и отсчетный прибор 2 . Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что преобра зователь сигнала содержит усилитель с экспоненциальной характеристикой, которая может быть реашизована лишь приближенно. Целью изобретения является повыш ние точности измерения. Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены схема сравнения и триггер, при этом преобразователь сигнала выполнен в виде пикового детектора с автоматическим сбросом и делителем, выход которого подключен к первому схемы срав нения, а ее выход - к первому входу двухвходового триггера, выход крторого подключен к отсчетному блоку, причем второй вход схемы сравнения и второй вход триггера подключены к входу пикового детектора, который является входом преобразователя сигнала. На чертеже изображена функциональная схема описываемого устройства. Устройство для измерения показателя тепловой инерции термодатчиков содержит предварительный усилитель 1, активный дифференциатор 2, пиковый детектор 3 с автоматическим сбросом ПА и резистивным делителем R и Rj, схему сравнения 4, триггер 5 с двумя входами и отсчетный блок б, выполненный, например, в виде генератора 7 опорных импульсов, ключа 8 и счетчика импульсов 9 .. Принцип работы устройствазаключается в следующем . к входу устройства подключается термодатчик, например термопара, показатель тепловой инерции которой необходимо измерить. При помещении термодатчика в среду с постоянной температурой, напряжение на выходе будет меняться по закону близкому к экспоненциальному.

Сигнал с выхода термодатчика, предварительно усиленный усилителем 1, поступает на вход активного дифференциатора 2„ При условии, что эквивалентная постоянная времени дифференциатора много меньше посто янной времени термодатчика, на выходе дифференциатора образуется экспоненциально затухающее напряжение

,

где и - установившееся значение вы ходного напряжения термодатчика;

К - постоянный коэффициент для выбранного предварительного усилителя и дифференциатора;

Т - показатель тепловой инерции термодатчика.

Напряжение на выходе пикового детектора имеет ВИД

ипА KUo

13 сохраняет это значение до момента поступления следующего продифференцированного сигнала термодатчика В качестве пикового детектора с автоматическим сбросом может быть использовано устройство по авт.св. №352390.

Напряжение, снимаемое с резистивного делителя RJR

..

-const.

d

,

Оба напряжения Цд и Uд(t) поступают одновременно на отдельныевходы схеfjBJ сравнения 4 которая в момент равенства напряжений срабатывает и воздействует на второй вход триггера 5, возвращая последний в нулевое положение.

Если принять во внимание, что запуск триггера 5 и перевод его в единичное положение соответствует моменту воздействия переднего фронта продифференцированного сигнала термодатчика на один из его входов, то длительность импульса на выходе триггера определится зависимостью:

ки.

те.п-ТЕ., „ д а

где п - постоянный коэффициент, зависящий от выбора сопротивлений резисторов R. и R-,

как следствие равенства -to

U(t)--KUo& U OKUj,.

Следовательно, на выходе триггера 5 образуется имйульс напряжения с длительностью t,, строго пропорциональной численному значению показателя тепловой инерции термодатчнка. Этот импульс напряжения управляет отсчетным блоком 6, выполненным, например, в виде управляемого ключа 8, открытое состояние которого длится в течение промежутка времени, равного t, генератора 7 опорных импульсов и счетчика импульсов 9. В результате отсчета измеряемого ими показателя Т получается в цифровой форме.

Предложенное устройство не уступает прототипу по быстродействию. Так, например, при соотношении (Сопротивлений

:;- 0,95, п 0,05 длительность процесса измерения не превышает g Т.

В то же время устройство обладает высокой точностью измерения.

Погрешность измерения может быть оценена погрешностью длительности отрезка времени t, которая, исходя из принципа работы устройства, будет в основном определяться погрешностью вносимой схемой сравнения.

Можно показать, что абсолютная погрешность

ли

30 где ли - порог чувствительности

схемы сравнения.

Соответственно относительная погрешность измерения

At,

ди

auAlioi ;, 1 dt а

ли

.-torren 1

а

Пусть, к примеру дО 0,5 мВ; KUj, 2,5 В Т 10 с; а 0,95, тогда сУТ 0,5%.

5Таким образом, предложенное устройство действительно позволяет измерять показатель тепловой инерции термодатчика с высокой точностью.

5. Формула изобретения

Устройство для измерения показа5 теля тепловой инерции термодатчиков содержащее активный дифференциатор, подключенный к входу преобразователя сигнала, и отсчетный блок, о т личающе-еся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены схема сравнения и триггер, при этом преобразователь сигнала выполнен в виде пикового детектора с автоматическим сбросом и делителем, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения.

а ее выход - к первому входу триггера, выход которого подключен к отсчетному блоку, причем второй вход схемы сравнения и второй вход триггера подключен к входу пикового детектора, который является входом преобразователя сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №456157, кл. G 01 К 7/14, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР И525862, кл. G 01 К 7/14, 15/00, i97S (прототип).

И

и-:J