Устройство для измерения количества тепла Советский патент 1979 года по МПК G01K17/10 

1

Изобретение относится к области тепловых измере гай, напр1гмер, к измерению количества тепла, переносимого жидкостью.

Известны устройства для измерения количества тепла, содержащие термосопротивление, установленные в потоке жидкости,, выходную схему и показывающий прибор l

Однако известные устройства имеют большую погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения количества тепла, содержащее термосопротивления, частотный датчик объемного расхода теплоносителя, выход которого подключен к входу генератора импульсов, состоящего ив двух триггеров, соединенных между собой через мультивибратор, усилитель, показывающий прибор, формирователь ffivinynbcoB тока 2 .

Однако известное устройство облеедает недостатками, заключающимися в

ITOM, что питание тёрмосопротивлёний импульсным напряжением производится по различным цецям, что приводит к ошибке измерения разброса параметров этих цепей, кроме того, не учи. тывается изменение плотности жидкости под действием температуры, и вависи мость частоты выходного сигнала датчика расхода нелинейна, что является источником дополнительной погрешности

0 измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно вве5 .дены блок Коррекции, аналоговый ключ, два время-импульсных преобразователя, ооединеиных последовательно, а формирователь импульсов тока снабжен дополнител1гным входом, подключенным к выходу перво0го в ремя-импульского преобразователя, ава- логовьй вход которого Черев усилитель подключен к диагонали моста, образованного термосоЕротиБлениями, к одному ив плеч которого подсоединен входом блок коррекции, подключенный к входу второго время-импульсного преобразователя, подсоединенного через соединенные последовательно аналоговый ключ и фильтр низкой частоты к показывающему прибору причем ко второму входу аналогового ключа подключен источник опорного напряжения, а к другой диагонали мостовой схемы подключен выход формирователя импульсов тока, подсоединенного осно ным входом к выходу генератора импуль гов, подключенного также к дискретному; входу первого время-импульсного преобразователя. Время-импульсный преобразователь содержит три аналоговых ключа, операционный усилитель, подключенный к входу преобразователя через сопротивление и аналоговый ключ, источник опорного напряжения, который через йторой аналоговый ключ также подключен к входу операционного усилителя, нуль-орган, под ключенный входом к выходу усилителя, а выходом - к входу триггера, логическую схему ИЛИ-НЕч подключенную входом к выходу триггера через второй аналоговый ключ, а выходом - к третьему аналоговому ключу. В генератор импульсов тока дополнительно введены время-импульсный преобразователь и источник опорного напряжения, подключенный к входу дополнител ного преобразователя, выход которого соединен с входом триггера, образующег , выход генератора импульсов. На фиг. 1 показано описываемое устройство для измерения количества тепла, где 1, 2, 3, 4 - термосопротивления, 5- частотный датчик объемного расхода 6- вход генератора импульсов, 7 - ген ратор импульсов, 8 - формирователь импульсов тока, 9 - основной вход формирователя импульсов, 10 - выход генератора импульсов, 11 и 12 - выходы формирователя импульсов, 13 - усилитель, 14 - вход время-импульсного преобразователя, 15 - время-импульсный преобразователь, 16 - вход блока коррекции, 17 - блок коррекции, 18 - выход блока коррекции, 19 - вход второго время-импульсного преобразователя, 20 - второй время-импульсный преобразова- тель, 21 - выход первого преобразователя, 22 - дискретный вход второго пре образователя, 23 - дополнительный вход формирователя импульсов тока, 24 лискретцый вход первого преобразовате- ля, 25 - выход второтч) преобразователя, 26- управляющий вход аналогового ключа, 27- аналоговый ключ, 28 - выход ключа, 29 - источник опорного напряжения; 30 - выход ключа, 31 - фильтр низкой частоты, 32 - показывающий прибор. На фиг. 2 показаны графики токов и напряжений в различных точках схемы устройства для измерения количества тепла, где А, В, С, О , G Е, Р,Н - импульсы тока, и - напряжение, J - ток, t - время. На фиг. 3 показано устройство время-импульсного преобразователя, где 33 - операционный усилитель, 34 - выход усилителя, 35 - конденсатор, 36 вход усилителя, 37 - аналоговый ключ, 38 - сопротивление, 39 - второй аналоговый ключ, 40 - сопротивление, 41 - источник опорного напряжения, 42 - нуль-орган, 43 - вход триггера, 44 триггер, 45 - второй вход триггера, 46 - вход ключа, 47 - вход логической схемы, 48 - логическая схема ИЛИНЕ, 49 - вход ключа, 50 - вход логической схемы, 51 - управляющий вход ключа, 52 - третий аналоговый ключ. На фиг. 4 показан генератор импульгсов тока, где 53 - триггер, 54 - мультивибратор, 55 - дополнительный времяимпульсньй преобразователь, 56 - дополнительный источник опорного напряжения, 57 - второй триггер. Устройство работает следующим образом. Для измерения объемного расхода жидкости используется частотный датчик объемного расхода 5, частота f выходных импульсов А (см. фиг. 2) которого связана с замеряемым расходом О ytc соотношением ,/--Ki (к. и К - коцстанты). Каждый второй выходной импульс датчика расхода 5 побуждает генератор импульсов 7 к формированию импульса В, длительность ь которого связана с частотой f импульсов А соотношением (К„ - константа). Импульс в с выхода 10 генератора импульсов 7 поступает на вход 9 форми56робателя 8, который вырабатывает импуль тока С стабильной амплитуды i-c и длительности, равной длительности ft импульса В, поступающего на вгюд 9 фор мирователя 8. Выходы 11 и 12 формирователя 8 соединены с одной из диагоналей Лоста, составленного из термосопротивлений 1, 2, 3, и 4. Термосопротивления 1 и 2 установлены в патрубке подвода жидкоети (на чертеже не изображен), а термесопротивления 3 и 4 в патрубке отвода жидкости (на чертеже не изображен), в котором установлен также частотный дат чик расхода 5. При идентичности термосопротивлений 1,2, 3 и 4 и аппроксимации величины сопротивления R термосопротивлений 1, 2,3 и 4 соотношением ), Rt , ( - температурный коэффициент сопротивления, t - значение температуры, импулью тока С наведет на другой диагонали моста импульс напряжения D . вели- чина 2/JJ которого равна U-{c,(,)KiЭтот импульЬ усиливается усилителем 13 и подается на аналоговьй вход 14 время-импульсного преобразователя 15, на дискретный вход 24 которого поступает импульс В от генератора импульгсов 7. Время-импульсный преобразователь 15 предстваляет собой устройство, которое формирует импульс Е, следующий по времени непосредственно вслед за импульсом В, поступающим на дискретный вход 24, а длительность t сформированного импульса Е пропорциональна произведению амплитуды Ujj импульса D,no ступающего на аналоговый вход, на длительность tg импульса В, т.е. Е(к. - константа). Учитывая, -. L, R -((tz. ti)., , J/ f-.С- f- получаем 31 t,,«,.rf(i,, Kj(,;(K,-f.Kj, где 5 (j(-константа. Этот импульс Е поступает на допслнительный вход 23 формирователя 7, который вырабатывает импульс Г стабильной амплитуды Lp и длительности, равной р Е пульс Р тска наводит на термосопротивяении 4 импульс напряжения G с амплитудой Up, равной ). Этот импульс G поступает на вход 16 блока коррекции 17, который вырабат вает импульс напряжения Н с амплитудои t/ пропорциональной плотности жидкости V. в Месте установки датчика раохода 4, которая в некотором диапазоне рабочих температур аппроксимируется .выражением .С/-/г ;, V - плотность жидкости при t ft - температурный коэффициен плот нести, - значение температуры. г...( (к - константа). Блок коррекции 17 осуществляет преобразование напряжения и Q поступающего на вход 16 в соответствии с выражением jj де К Kj Напряжение амплитудой U с выхода 18 блока коррекции 17 подается на ана- . логовый вход 19 время-импульсного преобразователя 20, на дискретный вход 22 которого подается импульс Е с выхода 21 преобразователя 15 длительНОСТЬ if . Преобразователь 20 функционирует аналогично преобразователю 15 и,следовательно, формирует, импульс L , длительност ь i, которотч ттрйпорциоиальна произведению напряжения 1/ на аналоговом входе 19 и длительности ймпульt-Ha дискретном входе 22, т.е. рав. %. .t,/,/f,-/r,.((K,-fK,K, -,,-(t.-t, ) К- константа. где Импульс L , поступая на управляющий вход 26 аналогового ключа 27, приводят к аамыкашю на время t ключа 27 В течение этого времени напряжение tJ от источника опорного напряжения 29 через фильтр низкой частоты 31 по ступает на показывающий прибор 32, Если учесть что частота спедования импульсов равна f /2, to можно сделат i вывод о величине напряжения на выходе .фильтра 31у которое будет равно LrcU,.t.f . ,.( Н() -..(. ж Я1 K,-j), т.е. пропорционально 11 2. произведению разности температур на объемный расход и на плотность или про порсионально тепловыделению, что и отр жаетса показывающ1ш прибором 32. Каждый время импульсньй преобразователь 15,20 выполнен на основе опе рационного усилителя 33, работающего в режиме двухтактного интегрирования. Предложенное устройство позволяет повысить точность измерения количества тепла, выделяемого в различных промыш ленных установках, Формула изобретения 1. Устройство для измерение количества тепла, содержащее термосопротив лёння, частотный датчик объемного рас,хода теплоносителя, выход которого подклю чев к входу генератора импульсов, состоящего из двух триггеров, соединенных между собой черев мультивибратор, усилитель, показывающий прибор, формирователь импульсов тока, отличающееся тем, что, с пелью повыше ВИЯ точиостн иамеренвя, в устройство дополнительно введены блок коррекции, аналоговый ключ, источник опорного напряжения, фильтр нивкой частоты, два время-импульсных преобразователя, соединенных Последовательно, а формирователь импульсов тока снабжен дополнительным входом, подключенным к выхо- ду первого время-импульсного преобразователя, аналоговый вход которого че- рез усилитель подключен к диагонали моста, образованного термосопротивлениями, к одному из плеч которого подсоединен входом блок коррекции, подключённый к входу второго время-импульсного преобразователя, подсоединенного через последовательно соедйненые аналоговый ключ и фильтр низкой частоты к показывающему прибору, причем ко второму входу аналогового ключа подсоединен источник опорного напряжения, а к другой диагонали моста подключен выход формирователя импульсов тока, подсоединенного основным входом к выходу генератора импульсов, подключенного также к дискретному входу первого время-импульсного преобразователя. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что время-импульсньй преобразователь содержит три аналоговых ключа, операционный усилитель, подключенньй к входу преобразователя, через сопротивление и аНалоговьй ключ, источник опорного Напряжения, который через второй аналоговый ключ также подключен к входу операционного усилителя, нуль-орган, подключенньй входом к выходу усилителя, а выходом - к взсоду триггера, логическую схему И ЛИНЕ, подключенную входом к выходу триггера через второй аналоговый ключ, а выходом - к третьему аналоговому ключу. 3.Устройство по П.1, о т л и ч а ю шее с я тем, что в генератор импульсов тока дополнительно введены вре- мя импульсный преобразователь и источник опорного напряжения, подключенный К входу дополнительного преобразователя, выход которого соединен с входом триггера, образующего выход генератора импульсов. Источника информации, принятые во нимание при экспертизе 1 Патент США 1 3S37311, л. G 01 К 17/06, онублик. 197О. 2. Патент CUIA № 3812713, л. G 01 к 17/10, опублик. 1974. (ПРОТОТИП},

W /