Устройство для определения теплофизических характеристик материалов

Изобретение относится к областитеплофизических измерений, в частности к устройству для определениятеплофизических характеристик материалов, и может быть использованов химической, строительной и другихотраслях народного хозяйства дляконтроля качества изделий в лабораторных и натурных условиях эксплуа"тации,Цель изобретения - повышение точности определения теплофизическиххарактеристик материала без нарушения целостности исследуемого образца.На фиг.приведена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - схемааналого-цифрового преобразователя.Устройство (фиг, 1) содержит зондтермоприемник 1 в виде материала сизвестными теплофизическими характеристиками (а , Ъэ ), на контактнойэповерхности зонда смонтирован линейный проволочный нагреватель 2 и дветермопары 3 и 4 на расстоянии х 1 их от линии действия нагревателя,третья термолара 5, расположеннаявнутри материала термозонда 1 нарасстоянии хэ от линии действия на"гревателя 2. Зонд-термоприемникприведен н контакт с материалом исследуемого образца с неизвестнымихарактеристиками (а 4) . Выходы термопар 3-5 и нагреватель 2 соединены.соответственно через аналого-цифровые преобразователи 6 и блок 7 электропитания с микропроцессором 8 иблоком 9 ввода-вывода. Устройствотакже содержит управляемые делители10 и 11 частоты, делитель 12 частотыи элемент 13 2 И-НЕ.Аналого-цифровой преобразователь(фиг. 2) содержит компаратор 14,элемент 15 задержки и счетчик 16,В исходном состоянии делитель 12частоты обнулен, элемент 13 закрытнулевым потенциалом, поСтупающимс выхода делителя 2 частоты.Устройство работает следующим образом.Зонд-термоприемник 1 приводятв контакт с исследуемым материаломи выдерживают его до выравниваниятемператур в плоскости их контакта.При этом ЭДСтермопар преобразуетсяаналого-цифровыми преобразователямиб в код М где 1=1, 2, 3, и регистрируется в стеконых регистрахмикропроцессора 8, Измерения осуще 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 стнляют после выполнения условияМ 1=Б=Я , контроль температурТ,(х 1,.), Т(х ,), ТЭ(х ) термопар 3-5 н коде Б осуществляютсяоператором через устройство 9 вводавывода.В момент равенства температур Т 1.оператором через устройство 9 вводавывода заводится в постоянную памятьмикропроцессора 8 код Н 4, которыйв позиционном виде поступает в делитель 12 частоты. Предварительно нуправляемые делители 10 и 11 аналогично оператором вводится код Х 5.Причем в момент равенства кодов8Н 5 в делителях 10 и 11, т.е. Б =Хна тактовом выходе микропроцессора8 формируется единичный 1 потенциал,в противном случае (Мэ 1 И ) - нулевой, После введения кода М на выходе депителя 12 появляется единичныйпотенциал, элемент 13 открывается ина его выходе формируются тактовыеимпульсы. При этом через блок 9 ввода-нывода включается блок 7 нагреваи на линейный нагреватель 2 поступаетв импульсе мощность Я, которая поглощается зондом-термоприемником 1и исследуемым материалом. Избыточнаятемпература Т 1 непрерывно преобразуется блоками 6 в код Х и запомина 1ется в стеках микропроцессора 8.Тактовые импульсы организуются посредством изменения кодов Е , Ю(например, операция вычитания) н делителях 10 и 1 и сопоставлении ихво времени микропроцессором 8. Записькодов Ь; осуществляется с частотойГ /11 (где Р - частота следованияимпульсов на тактовом выходе микропроцессора 8) . Частота Р /И =.Го/И8 7О э Опоступает на делитель 12 и уменьшаетс каждым импульсом н нем код на единицу, В момент обнуления делителя12 с =Иди(где д =1/Ро - времяпереключения базовых элементов) элемент 13 закрывается, а в микропроцес-.соре 8 нычисляются теплофизическиехарактеристики исследуемого материала а, Я,Результаты вычислений хранятсян памяти микропроцессора 8 и вызываются оператором на блок 9 вводанын одаСледующий цикл измерения осуществляется описанным образом при вве-,дении кода 11 н делитель 12,Тираж 778 Заказ 3082/45 Подписное ВНИИПИ Производст"полиграф. пред-е, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 12В устройстве аналого-цифровые пре. образователи б работают в режиме следящей обратной связи, используют эффект переключения базовых элементов (насыщения и рассаеывания носителей транзисторов).Погрешность определения теплофизических характеристик материалов в предлагаемом устройстве значительно меньше, чем в известном. Формула изобретения Устройство для определения тепло- физических характеристик материалов, содержащее зонд-термоприемник в виде полуограниченного в тепловом отноше - нии тела, на контактной поверхности ,которого смонтированы линейный нагреватель и два измерителя температуры, равноотстоящие от линии действия нагревателя, и блок электропитания, соединенный с нагревателем, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий измеритель температуры, расположенный внутри зонда-термоприемника на заданном расстоянии от линии действия нагревателя, аналого" цифровые преобразователи, подключенные к выходам измерителей температуры, микропроцессор, первый и второй управляемые делители частоты и блок 36355 4ввода-вывода, информационные входыи выходы которых соединены с соответствующими управляющими выходамии входами микропроцессора, делительчастоты, соединенный информационными входами с управляющими выходамимикропроцессора, элемент 2 И-НЕ, входы которого объединены соответственно с тактовым выходом микропроцес сора и выходом делителя частоты,а выход - с контрольным входом блокаввода-вывода и счетными входамипервого и второго управляемых делителей частоты, выходы которых соот ветственно соединены с входами управления аналого-цифровых преобразователей и счетным входом делителячастоты, причем выход управленияблока ввода-вывода подключен к входу 20 управления блока электропитания.2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что аналогоцифровые преобразователи включаютпоследовательно соединенные компа ратор, элемент задержки и счетчик,установочный вход последнего служитвходом управления, а выходы являютсяинформационными выходами преобразователей, счетный вход счетчика соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к входуизмерения аналого-цифровых преобразователей.