Устройство для измерения показателя тепловой инерции термодатчика Советский патент 1980 года по МПК G01K15/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в теплотехнических измерениях, например при автоматической сортировке термодатчиков по значению их показателя тепловой инерции (ПТИ) иа заводах-изготовителях. Известны устройства для измерения показателя тепловой инерции термодатчиков, в которых фиксируется несколь ко значений выходного напряжения тер модатчика в определенные моменты вре мени, а по разности моментов времени судят об измеряемом параметре 1J . Однако зти устройства не обеспечи вают достаточной точности измерений. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения тепловой инерции термо датчиков, содержащее измерительный усилитель с обратной связью, в котором параллельно резистору обратной связи включена цепочка из последовательно соединенных резистора и транзисторного ключа, схему сравнения, источник опорного напряжения, триггер сО счетным входом и отсчетныя блок, включающий генератор опорной частоты, ключ, счетчик, и блок цифровой индикации 2 . Недостаточная точность измерений известным устройством обусловлена наличием порога срабатывания схемы сравнения. Целью изобретения является повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения показателя тепловой инерции термодатчика, содержащем измерительный усилитель с Обратной связью, в котором параллельно резистору обратной связи включена цепочка из последовательно соединенных резистора и транзисторного ключа, схему сравнения, источник опорного напряжения, триггер со счетным входом и отсчетный блок, включающий в себя генератор опорной частоты, ключ, счетчик и блок цифровой индикации, единичный выход триггера соединен с управляющим входом ключа отсчетного блока, а нулевой выход триггера подключен к управляющему входу транзисторного ключа. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит измерительный усилитель 1 с обратной связью, транзисторный ключ 2, схему 3 сраннения, источник 4 опорного напряжения, триггер 5 со счетным входом, генератор 6 опорной частоты, ключ 7, счетчик 8 и блок 9 цифровой индикации.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает выходной сигнал термодатчика, показатель тепловой инерции которого необходимо измерить.

Поскольку исследуемый термодатчик в момент измерения должен находиться в регулярном тепловом режиме, выходное напряжение усилителя 1 изменяется по экспоненциальному закону, допустим для определенности, по затухающей экспоненте

U(t)

где и - начальное значение экспоненциальнозатухакяцего напряжения;

k - коэффициент усиления усилителя 1 ; t - показатель тепловой инерции

контролируемого термодатчика. . В исходном положении триггер 5 находится в нулевом состоянии. Транзисторный ключ 2 при этом замкнут выходным сигналом триггера 5, а коэффициент усиления усилителя 1 определяется соотношением резисторов цепи обратной связи

- Выходное напряжение усилителя 1 поступает на один из входов схемы 3 сравнения, ко второму входу которой подключен источник 4 опорного напряжения Еф. Причем ЕО « kU.

В Момент времени t, когда U(tg) ЕО, срабатывает схема 3 сравнения и своим выходным сигналом переводит триггер 5 в единичное состояние. При этом транзисторный ключ 2 размыкается а ключ 7 отсчетного блока замыкается, и на вход счетчика 8 начинают поступать импульсы генератора 6 опорной частоты.

Одновременно скачком изменяется коэффициент усиления усилителя 1 до значения

I О

--И К ,

,К ;

Поэтому выходное напряжение усилителя 1 в момент времени t изменяется скачком от Е до пЕ и продолжает изменяться по закону

-t/t

u(t) - к/к.

где п

В момент времени t , когда l}{t) « Eg, схема 3 сравнения срабатывает вторично и своим выходным сигнсшом переводит триггер 5 в исходное нулевое состояние. Ключ 7 отсчетного блока 5 размыкается, и в блоке 9 цифровой индикации счетчика 8 высвечивается количество импульсов, пропорциональное промежутку времени дг« t, - to, на протяжении которого ключ 7 находился п В замкнутом состоянии. Транзисторный ключ 2 при этом замыкается, и коэффициент усиления усилителя 1 становится равным k.

Легко показать, что промежуток времени д t связан с измеряемым значениём t соотношением

-г nn.

At

Рациональным выбором значения п время измерения At можно сделать достаточно малым. Поскольку фиксация моментов времени tp и t осуществляется одной и той же схемой сравнения 3, наличие порога срабатывания последней не оказывает влияния на погрешность измерения д t.

Технико-экономический эффект от использования предложенного устройства в народном хозяйстве обусловлен повышением точности измерения ПТИ промышленных термодатчиков в заводских условиях при их автоматической сортировке, экспресс-анализе и т.д.

Формула, изобретения

Устройство для измерения показателя тепловой инерции термодатчика, содержащее измерительный усилитель с обратной связью, в которой параллельно резистору обратной связи включена цепочка из последовательно соединенных резистора и транзисторного ключа, источник опорного напряжения, подключенные ко входам схемы, сравнения, к

выходу которой подключен триггер со счетным входом, и отсчетный блок, включакйций в .себя последовательно соединенные генератор опорной частоты, ключ, счетчик и блок цифровой индика-

ции, отличающееся тем, что, с целью повьвиения точности измерений, единичный выход триггера соединен с управляющим входом ключа отсчетного блока, а нулевой выход триггера

подключен к управляющему входу транзисторного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 300783, кл. G 01 К 7/14, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 655912V кл. G 01 К 15/00, 1977 (прототип).