Автоматический дилатометр Советский патент 1979 года по МПК G01N25/16 

Изобретение относится к области измерительной техники.Известен автоматический дилатометр, содержащий термоблок, измеритель размера образца и измерительну схему {11. Недостатком устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что при измерениях не у;читываются температурные изменения разАеров дилатометра., Наиболее близким .по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является автоматическ ди.11атометр, который содержит термоблок, программное задающее и регули рующее устройство, измеритель разме образца, первую суммирующую схему, функциональный потенциометр, первую дифференцирующую цепь и регистратор 2 . Программное изменение температуры, а также выполнение изотермических условий в блоке поддержания термического режима, в котором уста новлены исследуемый образец и датчик перемещения, производятся автом тически программным задающим и регу лирующим устройством. Для определеимя истинного термического коэффици ента лкнейного расширения между выходсял измерителя размера образца и входом регистрирующего устройства включен электронный дифференциатор, который вырабатывает напряжение, пропорциональное производной по времени от входного сигнала,а так как программное.задающее и регулирующее устройство производит нагрев (охлаждение) с постоянной скоростью, то это напряжение пропорционально производной линейного перемещения по температуре. Для устранения погрешностей,связанных с температурным изменением размеров деталей дилатометра и, в частности толкателя, это изменение моделирует функциональный потенциометр. Напряжение с функционального потенциометра непрерывно подается на,вход суммирующей cxeNW, которая включена между выходом измерителя размера образца и входом дифференциатора. Недостатком описанного автоматического дилатометра является низкая точность измерения, которая обусловлена тем, что поправки можно вводить только те, которые заранее известны или отсняты. Кроме того, данный автоматический дилатометр обладает низкой точностью r(OJfy4eHH i распре деления изменений коэффициента тер мического расширения по температур ч,то связано с тер гческой инертнос системы, Целью изобретения является повы шение точности измерершя истинного коэффициента линейного расширения материалов. Для достижения поставленной цел в автоматический дилатометр, содер жащий термоблок, пpoгpa /Iмнoe задаю щее и регулирующее устройство, измеритель размера образца, первую су мирующую схему, функциональный поте циометр, первую дифференцирующую цепь, регистрирующее устройство и позволяющий регистрировать температурную зависимость коэффициента термического расширения путем вычисления скорости изменения размера образца при нагреве с постоян ной скоростью, введены измеритель температуры для получения информац о несоответствии реального изменения температуры образца программе нагрева, схема сравнения, вторая дифференцирующая цепь для определе ния производной от сигнала-рассогласования температуры образца и программы, фазовый детектор, тирующие реле, вторая суммирующая схема, третья суммирующая схема и схема деления - для вычисления ве личины поправок и реализации комму тирующих связей в соответствии с заложенной пocлe : oвгiтeльнocaью опе раций , В автоматическом дилатометре из ритель температуры включен на первый вход cxeivbi сравнения, второ вход которой соединен с выходом программного задающего и регулирую щего устройства. Схема сравнения, вторая дифференцирующая цепь, фазо вый детектор и коммутирующее реле включены последовательно, причем нормально замкнутые контакты реле включены между выходом второй дифференцирующей цепи и первым входом третьей cyмJvшpyющeй схемы, а нормально замкнутые контакты реле включены -между выходом измери теля температуры и вторым входом второй суммирующей , первый вход которой соединен с выходом измерителя температуры, а выход с первым входом регистрирующего устройства. Третья суммирующая схема и схема деления соединены последовательно, причем второй вход третьей суммирующей схемы сое динен с выходом программного задаю щего и регулирующего устройства, второй вход схемы деления соединен с выходом первой дифференцирующей цепи, а выход схемы деления соедин СО вторым входом регистрирующего устройства, На чертеже представлена функционаУшная схема описываемого дилатометра, который содержит термоблок 1, программное задающее и регулирующее устройство 2, измеритель размера образца 3, первую суммирующую схему 4 f функциональный потенциометр 5, первую дифференцирующую цепь 6 и регистрирующее устройство 7, измеритель температуры 8, включенный на первый вход схемы сравнения 9,второй вход- которой соединен с выходом программного задающего и регулирующего устройства, последовательно соединенные схему сравнения, вторую дифференцирующую цепь 10,фазовый детектор 11 и коммутирующее реле 12, нормально замкнутые ксэнтакты которого соединяют выход Измерителя температуры и второй вход второй суммирующей схемы 13, первый вход которой включен параллельно на выход-измерителя температуры, а выход - на первый вход регистрирующего устройства, нормально разомкнутые контакты коммутирующего реле соединяют выход второй дифференцирующей цепи и первый вход третьей суммирующей схемы 14, второй вход которой соединен с выходом програ лмного задающего и регулирующего устройства,, а выход ее с первым входом схемы деления 15, второй вход схемы деления соединен с выходом первой дифференцирующей цепи, а выход включен на тзгорой вход регистрирующего устройства. Описанный автоматический дилатометр работает следующим образом. Сигнал с измерителя температуры 8 поступает на пэрвый вход схемы сравнения 9 и одновременно на первый вход второй суммирующей схемы 13. На второй вход схемы сравнения 9 подан сигнал с программного задающего и регулирующего устройства 2. С выхода схемы сравнения 9 результирующий сигнал йТ включен параллельно через нормально замкнутые контакты коммутирующего реле на второй вход второй суммирующей схемы и на вход второй дифференцирующей цепи 10, Выход второй суммирующей схемы 13 соединен с первым входом регистрирующего устройства 7 . Продифференцированнь1й сигнал со второй дифференцирующей цепи 10 через фазовый детектор 11 поступает на обмотки комглутирующего реле 12 и одновременно на нормально разомкнутые контакты реле, которые включены на первый .вход третьей суммирующей cxeNM 14. На второй вход третьей суммирующей схемы 14 поступает сигнал с выхода программного задаиощего и регутируюйего устройства 2, а с выхола ее на первый вход схемы деления 1э„ На второй вход cxeMfJ деления j 5 подан сигнал с выхода первой диф-. ференцирующей цепи 6. Выход деления 15 включен на второй вход регистрирующего устройства 7 .

Таким образом, в ходе эксперимента автоматически учитывается термическая инертность системы. Поправка вводится в координату температуры в моменты времени, когда производная от дТ имеет положительный знак, т.е. сигнал аТ через нормально замкнутые контакты поступает на второй вход второй суммирующей схемы, а если производная от дТ равна нулю или меняет знак, то коммутирующее реле разрывает предыдущую цепь и включает сигнал со второй дифференцирующей на первый вход третьей cy -c« pyщей схеглы, т.е. поправка вносится в измеряемую величину. Это приводит к повышению точности получения распределения изменения коэффициента термического расширения по температуре при исследовании процессов, сопровождающихся вьщелением (поглощением) тепла по сравнению с известным устройством, в котором вводятся заранее отснятые поправки и не учитывается термическая инертность системы,

1 спользование предложенного устройства повышает производительность исследования и точность контроля, поскольку исключается необходимость проведения дополнительных расчетных работ.

Форг-/1ула изобрет

Автоматический дилатометр содер жзлдий термоблок, програкэ- /ное задающее и регулирующее г-стройство, измеритель размера образца, первую суммируюит/ю схнму, Функциональный потенциометр, первую дифференцирующую цепь и регистратор, отличающийся Тем, что, с целью повышения точности, в него введены из-, меритель температуры, схема сравнения, вторая дифференцирующая схема, фазовый детектор, коммутирующее реле, вторая суммирующая цепь,-третья .даpyющaя схема и схема деления, причем измеритель температуры включен на первый вход схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом программного задающего и регулирующего устройства, схема сравнения, вторая дифференцирующая цепь, фазовый детектор и коммутирующее реле включены последовательно, причем нормально замкнутые контакты реле включены между выходом второй дифференцирующей цепи и первым входом третьей

0 суммирующей схемы, а нормально замкнутые контакты реле включены между выходом измерителя температуры и вторым входом второй суммирующей схемы, пер1Ый вход которой соединен

5 с выходом измерителя температуры, а выход - с первым входом регистрирующего устройства, третья суммирующая схема и схема деления соединены последовательно, причем второй вход

0 третьей су 1мируго1дей схемы соединен с выжэдом программного задающего и регулирующего устройства, второй вход схемы деления соединен с выходом первой дифференцирующей цепи, а выход схема деления соединен со

5 вторьгм входом регистрирующего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

0 18б718, кл. G 0,1 N 25/16, 1965.

2,Авторское свидетельство СССР «2185Э1, кл, G 01 N 25/16, 1967 (прототип),