Устройство для измерения показателя тепловой инерции термодатчиков Советский патент 1981 года по МПК G01K15/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРИОДАТЧИКОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в теплотехнических измерениях, например, при измерении показателя тепловой инерции (ПТЙ) промышпен ных термодатчиков в лабораторных и за заводских условиях. Известно устройство для измерения ПТИ термодатчиков, использующее метод фиксации на кривой разгона термодат чика нескольких значений.выходного на пряжения в определенные моменты време ни tj и to, а по разности судят об измеряемом параметре |jj« Недостаток известного устройства низкая помехозащищенность, обуслов- ленная наличием дифференцирующих элементов, и невысокая точность изменения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения ПТИ термодатчиков, содержащее соединенные последовательно измерительный усилитель с переменным коэффициентом усиления, блок сравнения, вход которого соединён с источником опорного напряжения, триггер со счетным входом инверсный выход которого соединен с управляющим входом ключа цепи обрат ной связи усилителя с изменяем1лм коэффициентом усиления, логический элемент И, один вход которого соединен с прямым выходом триггера со счетным входом, другой - с генератором счетных импульсов, а выход со входом счетчика импульсов, блок цифрового отсчета и блок управления Г27 Недостаток известного устройства недостаточная точность, обусловленная нестабильностью коэффициента усиления усилителя, а также генератора опорной частоты. Цель : изобретения - повьппенне точности измерения показателя тепловой инерции термодатчиков., Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены переключатель, блок деления, второй счетчик импульсов, второй логический элемент И, второй триггер и электрический аналог термодатчика, соединеннь1Й через переключатель со входом уси лителя с изменяемым коэффициентом усиления и выходом блока управления, при этом блок деления включен между выходами счетчика импульсов и входами блока цифрового отсчета, а вход второго счетчика через второй логический элемент/И соединен с прямыми выходами обоих триггеров и генера.TdpoM счетных импульсов, причем инверсный выход второго триггера соединен с другим входом первого логического элемента И и блоком управления, а прямой выход первого триггера соединен с входом второго триггера. На чертеже изображена блокгсхема предлагаемого устройства. . Устройство содержит соединенные последовательно измерительный усилитель 1 с переменным коэффициентом уси ления, блок 2 сравнения, другой вход которого, соединен с источником 3 опор кого.напряжения, триггер 4 со счетным входом, инверсный выход которого соединен с управляющим входом ключа цепи обратной связи усилителя, логический элемент И 5 один вход которого соединен с прямым Ёыходом первого тригге ра со счетным входом, а другой - с генератором 6 счетных импульсов, а выход посредством счетчика 7 импульсов - с блоком 8 цифрового отсчета, блок 9 управления. 5. электрический аналог термодатчика 10, соединенный через входной переключатель 11 со входом усилителя с изменяемым коэффициентом усиления, а выход блока управления соединен с электрическим аналогом термодатчика и входным переключателем, а также блок 12 деления и второй счетчик 13, при этом блок деления включен в разрыв между выходами счетчиков и блоком цифрового отсчета, а вход второго счетчика посредством логического элемента И 14 соединен с прямыми выходами первого 4 .и дополнительного 15 триггеров, а также с генератором счетных импульсов, инверс ный выход дополнительного триггера соединен с другим входом первого элемента И и блоком управления, а прямой выход первого триггера соединен с вхо дом второго триггера. Устройство работает следующим образом. На вход 1 устройства поступает выходной сигнал термодатчика, показатель тепловой инерции Су которого необходимо измерить. Поскольку исследуемый термодатчик в момент измерения должен находится в регулярном тепловом режиме, выходное напряжение усилителя 1 изменяется по затухающей экспоненте U(t) , где и - начальное значение экспоненциально-затухающего напряжения;к - коэффициент усиления усилителя 1 ; . у- показатель тепловой инерции контролируемого термодатчика В исходном положении прямые выходы триггеров 4 и 15 находятся в нулевом состоянии, коэффициент усиления усилителя 1 минимальный и определяется соотношением резисторов цепи обратной свлзи. Выходное напряжение усилителя 1 поступает на один из входов блока 2 сравнения, ко второму входу которого подключен источник 3, выходное напряжение которого Е, причем E, В момент времени t, когда 11(10) Ejj, срабатывает сравнивающее устройство 3 и своим выходнь1М сигналом переводит триггер 4 в единичное состояние. При этом увеличива.ется коэффициент усиления усилителя 1 и срабатывает логический элемент И 5, а импульсы с генератора счетных импульсов поступают на-счетчик 7 импульсов. При изменении коэффициента усиления усилителя выходное напряжение усилителя в этот момент времени измениться скачком от Ejj до пЕд и продолжает изменяться по закону J(t) nkEpe- / X w и--кГк; k - начальный коэффициент усилеI ния усилителя; К - максимальный коэффициент усиления усилителя. В момент времени t, когда U.(t) Е, сравнивающее устройство сработает вторично и Своим выходным сигналом переводит триггер 4 в нулевое состояние, а триггер 15 - в единичное, при этом коэффициент усиления усилителя становится минимальным, прекратится поступление импульсов в счетчик 7 импульсов, который за проме .5 .:,. жуток времени At t.-ta насчитает количество импульсов, равное N &t f ty Iwnf,где ft - частота генератора счетных импульсов, Входной переключатель 11 переводи ся в положение П. на вход усилителя 1 поступает выходной сигнал с электр ческого аналога термодатчика. Выходное напряжение усилителя 1 изменяется по закону затухающей экспоненты4 IT UA(t) где и - начальное значение экспонен циально-затухающего напряже ния; - постоянная времени электрического аналога термодатчика, . равная fo-RoCq момент времен Гл, когда U(t) Е , срабатывает сравнивающее устройство 3 и своим выходным сигналом переводит триггер 4 в единичное состояние. При этом увеличивается коэффициент усиления усилителя I и срабатывает логический элемент И 14, а импульсы с генератора счетных импульсов поступят на счетчик 13 импульсов. Над сигналомj поступающим с электрического аналога термодатчика, про изводятся те же операции, что и проводились с выходным напряжением термодатчика. В итоге счетчик 13 импуль сов который за промежуток времени дt , насчитает количество импульсов, равное N --ut fp roeyihf Г-. После выполнения в цифровом делительном устройстве операции деления N-J / N/( получим Г-Г Г -, Из приведенного соотношения видно, что результат измерения инвариантен к значению частоты f коэффициентам усиления К и К , а также к опорному напряжению EQ сравнивающего устройства. Повышение точности измерения ЦТИ дает возможность строить, оптимальные системы регулирования и защиты 46 объектов, как например, теплоэнергетические. Кроме того, повьшение . точности измерения ПТИ позволяет вести работу этих объектов в более экономических режимах. Формула изобретения Устройство для измерения показателя тепловой инерции термодатчиков, содержащее соединенные последовательно измерительный усилитель с переменным коэффициентом, блок сравнения, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, триггер со счетным входом, инверсный выход которого соединен с управляющим входом ключа цепи обратной связи усилителя с изменяемым коэффициентом усиления, логический элемент И, один вход которого соединен с прямым выходом триггера со Учетным входом, другой - с генератором счетных импульсов, а выход - со входом счетчикэ импульсов, блок цифрового, отсчета и блок управления, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены переключатель, блок деления, второй счетчик импульсов второй логический элемент И, второй триггер и-электрический аналог термодатчика, соединенный через переключатель со входом усилителя с изменяемым коэффициентом усиления и выходом блока управления, при этом блок деления . включен между выходами счетчика импульсов и входами блока цифрового отсчета, а вход второго счетчика через второй логический элемент И соединен с прямыми выходами обоих триггеров и с генератором счетных импульсов, причем инверсный выход второго триггера соединен с другим входом первого логического элемента И и блоком управления, а прямой выход первого триггера соединен с выходом второго триггера. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 300783, кл. G 01 К 7/14, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2565129/18-10, кл. G 01 К 15/00, 06.01 .78 (прототип )