Тепломер Советский патент 1982 года по МПК G01K17/00 

54) ТЕПЛОМЕР

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам для измерения количества теплоты, вырабатываемого или потребляемого теплоэнергетическими установками при равенстве расходов жидкого теплоносителя в прямом и обратном трубопроводах. Известен электронный интегрирующий колориметр, позволяющий определить количество теплоты, переносимое жидким теплоносителем в течение определенного интервала времени ij Недостаток известного устройства заключается в том, что чувствительность датчика разности температур ограничена величиной постоянного тока, протекающего через термометры сопротивления, так как увеличение тока приводит к возрастанию погрешнс сти, связанной с саморазогревом термометров сопротивления. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является тепломер, содержащий расхо домер, датчик разности температур, подключенный через широтно-импульсный модулятор к одному из входов ин те/ратора,- выход которого через нул орган соединен с блоком опорного напряжения 2 . Недостатками тепломера являются отсутствие поправки измерений на изменение плотности теплоносителя в месте расходомера и необходимость иметь на выходе датчика расхода теплоносителя высокостабильные по длительности импульсы. Цель изобретения - повышение точности измерения количества теплоты. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены операционный усилитель и состоящий из последовательно соединенных генератора, счетчика импульсов и схемы совпадений генератор импульсного напряжения, подключенный к неинвертирующему входу операционного усилителя, выход которюго соединен с диагональю питания, выпо.пненного в виде-мостовой схемы, датчика разности температур, к измерительной диагонали которого подключен инвертирующий вход операционного усилителя, а выход расходомера соединен с другим вхрдом интегратора. На чертеже изображена функциональная схема тепломера. Тепломер содержит источник 1 импульсного напряжения, состоящий из задающего генератора 2, счетчика 3 импульсов и схемы 4 совпадений, выход источника импульсного напряжени соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 5, выход ко торого соединен с мостовой схемой 6 одна ветвь которого образована резисторами 7 и 8 и терморезисторами и 10, а другая - резисторами 11 и 12. Выходы мостовой схемы подключены к широтно-импульсному модулятору 13, кроме того измерительная диа гональ моста подключена к инвертиру тему входу операционного усилителя. Выход широтно-импульсного модулятор подключен к первому входу интегратора 14, второй вход которого подключен к выходу объемного расходомера 15, а третий через нуль-орган 16 - к источнику 17 опорного н пряжения . Тепломер работает следующим обра зом. Задающий генератор 2 источника 1 импульсного напряжения вырабатывает импульс, на стабильность частоты которого не накладывается особых ог раничений. Импульсы с генератора 2 поступают на счетчик 3 импульсов, выходы каждого которого соединены со входами схемы 4 совпадений. На выходе схемы 4 совпадений формируются импульсы, длительность которых t l/Fgr г а период повторения Т 2/Гзг , где k - число разрядов счетчика 3 импульсов. Таким образом, на выходе источника 1 импульсного напряжения действуют импульсы, скважнос.ть которых й T/f не зависит от частоты задаклцего генератора 2, а определяется лишь числом разрядов счетчика 3 импульсов Напряжение Wgx/ поступающее на время действия и myльca на неинвертиругаций вход операционного усилителя 5, вызывает появление на его выхо де напряжения, величина которого такова, что соблюдается равенство Ugy UgXo. -гдеи хо - напряжение, поступаю щее на инвертируквдий вход операционного усилит,еля 5 с выхода мостовой схемы 6, образованноготочкой соединейия резисторов 10 и 9. При этом импульсное напряжение на выходе мостовой схемы б (между точкой соединения резисторов 10 и 9 и точкой соединения резисторов 11 и 12) равно - .VRTgiW o) , где буквой R с числовыми индексами обозначены сопротивления- резисторов 5 в соответствии с обозначением их на схеме тепломера. Широтно-импульсный модулятор 13 преобразует поступающее напряжение в импульсы, .период повторения которых равен Т, а длительность t iC irUMc, где k - коэффициент преобразования модулятора. На время действия импульса, поступающего на вход интегратора 14 с модулятора 13, емкость интегратора заряжается выходным током расходомера 15. Заряд этот происходит до момента, когда напряжение на интеграторе не сравняется с напряжением UOPI , поступающим на нуль-орган 1В от источника 17 опорного напряжения. В момент их равенства нуль-орган закорачивает интегратор, разряжая lero до исходного состояния, и прощесс интегрирования начинается снова. Частота циклов заряда интегратора от исходного состояния до момента сброса определяется выражением T-UOH-C, где I - выходной ток расходомера 15; С - емкость интегратора 14. После соответствующих подстановок получаем . ,.Ji( Исходная функция преобразования тепломера определяется как q fiop(Fip -offp ). где GQ - объемный расход жидкого теплоносителя; Р - плотность жидкости; и ij,5P энтальпия теплоносителя в прямом и обратном трубопроводах . Предьедущее выражение можно a|tnpoKсимировать следующим образом: ( tnp-(%5p ) ГД0 а,Ь,с и d - постоянные коэффициенты. Сравнивая выражение Ц) и (2) видно, что при определенном выборе величин К, Ugn , С, UOPI ,S и сопротивлени резисторов 7 и 8, 11 и 12 частота циклов интегратора 14 пропорционадьна количеству теплоты, вырабатываемой или потребляемой теплоэнергетическими .установками. Формула изобретения Тепломер, содержащий расходомер, датчик разности температур, подключенный через широтно-импульсный модулятор к одному из входов интегратора, выход которого через нуль-орган соединен с блоком опорного напря жения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены операционный усилитель и состоящий из последовательно соединенных генератора, счетчика импульсов и схемы совпадений генератор импульсного напряжения, подключенный к неинвертирую- щему входу операционного усилителя, выход которого соединен с диагональю

питания, выполненного в виде мостовой схемы, датчика разности температур, к измерительной диагонали которого подключен инвертирующий вход оперсщиониого усилителя, а выход расходомера соединен с другим входом ;интегратора..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. 286920, кл. G 01 К 17/00,1965 (про1тотип).