Устройство для определения динамических характеристик термопреобразователей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 35 6 01 К 15/00 РЕТЕНИЯ ОПИ ЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ НИЯ ТЕРтельо при ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Донецкий государственный университет(56) Еремин Г.П, и др. Анализ системы для одновременного измерения скорости и температуры потока, Тезисы докл. П Всесоюзного совещания "Экспертные методы и аппаратура для исследования турбулентности", - Новосибирск, 1976.Авторское свидетельство СССР М 672517, кл, 6 01 К 15/00, 1979.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕ РИСТИ К МОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к измери ной технике и может быть использованЫ 21643958 А 1 создании прецизионных устройств для определения динамических характеристик малоинерционных термопреобраэователей: Цель изобретения - повышение точности определения динамических характеристик в условиях неизотермических потоков. Нагреватель 1, датчик 11 температуры потока и испытуемый термопреобразователь 19 помещаются в поток газа так, чтобы поток набегал сначала на датчик 11, затем проходил через нагреватель 1 и попадал на термопреобраэователь 19. Выходные сигналы, пропорциональные температуре омывающего. потока и температуре нагревателя, обрабатываются электронной схемой. Электронная схема путем увеличения или уменьшения тока через нагреватель 1 поддерживает температуру потока, поступающего на испытуемыми термопреобразователь, на требуемом уровне вне зависимости от колебаний температуры. 1 ил,Изобретение относится к метрологической измерительной технике и может быть использовано при создании прецизионных устройств для определения динамических характеристик малоинерционных термопреобразователей термометров сопротивления, термоанемометров, измерителей тепловых потоков и т.п,Цель изобретения - повышение точности формирования температуры омывающего потока в условиях неизотермических потоков,На чертеже представлена блок-схема устройства,Устройство содержит нагреватель 1, включенный последовательно с опорным резистором Йоп 2, дифференциальный усилитель (ДУ) 3, к входам которого подключены оба входа нагревателя 1, последовательно соединенные сумматор 4, усилитель 5 и первый ключ 6, соединенный выходом с одним иэ входов нагревателя 1, блок 7 защиты, содержащий компаратор 8 и включенный с ним последовательно второй ключ 9, блок 10 термоинвариантности (БТИ), датчик 11 температуры, соединенный одним входом с источником 12 постоянного тока, другим - с общим приводом устройства, причем оба входа датчика 11 температуры подключены к соответствующим входам термометра 1.3 сопротивления (ТС), первый перемножитель 14, соединенный одним из входов с выходом ТС 13, блок 15 управляющего напряжения (БУН), состоящий из последовательно включенных генератора 16 переменного напряжения (ГПН), регулятора 17 уровня и амплитуды (РУА) и второго перемножителя 18, к другому входу которого подключена точка соединения нагревателя 1 и Йоп 2, при этом выход ДУЗ одновременно подключен к первому входу компаратора 8 и первому входу сумматора 4, второй вход которого соединен с вторым входом компаратора 8 и другими входами первого 14 и второго 18 перемножителей, третий вход подключен к выходу второго ключа 9 блока 7 защиты, а четвертый и пятый входы соединены соответственно с выходами первого 14 и второго 18 перемножителей,Устройство работает следующим образом.Нагреватель Йч 1, датчик 11 температуры и испытуемый термопреобразователь 19 помещаются в поток газа так, что поток набегает сначала на датчик 11, затем проходит через йч 1 и попадает соосно на термопреобразователь 13. Конструктивно й, 1 представляет собой совокупность параллельно включенных электрически и закрепленных(2) 45 50 55 5 10 15 20 25 30 на опорах-токоподводах микропроволочных элементов (МЗ), т,е. является по существу сеткой из МЗ, Чувствительный элемент (ЧЗ) датчика 1 должен быть коллинеарен МЭ Йч 1, а ЧЗ преобразователя 19 для обеспечения лучшей восприимчивости к пульсациям температуры Я потока, создаваемых нагревателем Йч 1, пересекается с МЭ Йч 1 под прямым углом в плоскости, параллельной сетке МЗ йч 1. ЧЭ датчика 11 температуры может выполняться также в виде нескольких МЭ, но в большинстве случаев из одного. Ток, протекающий через йч 1, создает на нем, как на резисторе, падение напряжения, преобразуемое и инвертируемое ДУ 3 в сигнал Онч, поступающий на первый вход сумматора 4. На второй вход сумматора 4 поступает напряжение с опорного резистора 2 02, на третий вход - напряжение, вырабатываемое блрком 7 защиты Об, на четвертый вход - напряжение с БТИ 10 Оьти, на пятый вход - напряжение с БУН 15 Оупр. Поскольку сумматор 4 входит в петлю отрицательной обратной связи (ООС), образуемую усилителем 5, ключом 6, Йч 1 и ДУ 3, то получающаяся в нем алгебраическая сумма указанных напряжений поддерживается в нормальном режиме равной нулю в соответствии со следующим выражением, описывающим работу устройства О Нч - Йч = 02+ Обл+ ОБТИ+ Оупр (1) где- ток, текущий через Йч 1 и опорный резистор В 2; Обл вырабатывается в блоке 7 защиты с помощью компаратора 8, выходной сигнал Ок которого образуется в соответствии с правилами: и второго ключа 9. который под воздействием Ок обеспечивает прохождение напряжения Обл = 1(0) на сумматор 4 и через усилитель 5 на первый ключ 6, запирая его и тем самым обесточивая цепь нагревателя йч 1, что предохраняет нагреватель 1 от перегорания при несанкционированном увеличении напряжения на Йч 1 выше допустимого значения, соответствующего перегреву а = ЙипахЙ 22, при котором уже может возникать опасность разрушения МЭ Йч 1.Напряжение Обти на выходе БТИ 10 получается с помощью перемножителя двух сигналов на первом перемножителе 14: одного, поступающего с опорного резистора В 2, т,е, 02 = Й 2, другого - с выхода ТС 13,1643958 температурных пульсаций Ояс с помощью предлагаемого устройства достигает 100 С на расстояниях 1 мм от Вч 1 в диапазоне частот 0 - 3 10 Гц,который преобразует изменения сопротивления датчика 11, пропорциональные температуре потока Оч, в адекватные им изменения напряжения за счет того, что через датчик 11 от источника 12 постоянного тока, работающего в режиме генератора тока, протекает стабильный по величине ток, т,е, выходной сигнал ТС 13 пропорционален Оя, ОБти- О сс, поданное в сумматор 4, компенсирует температурную часть падения напряжения на нагревателе Яч 1, так как известно, что его сопротивление, точнее его МЭ, изменяется в первом приближении (на практике этого достаточно) от скорости ч и температуры Оя аддитивно, как и от других воздействий, в данном случае от Оупр,Последнее слагаемое в с,1) получается следующим образом; ГПН 16 вырабатывает сигнал синусоидальной формы Ог частота которого может перестраиваться по заданному закону в требуемом: частотном диапазоне. Размах (амплитуду) сигнала с,ГПН) 16 и величину его постоянной составляющей Ог, которая позволяет задавать минимальный уровень температуры йч 1, т.е, его темпеРатуру ОччОя, относительно установившейся температуры потока Оч, позволяет устанавливать РУА 17. Сигнал с выхода РУА 17, пропорциональный (Ог ++Ог чаг), поступает на один из входов второго перемножителя 18, на другой вход которого подается с опорного резистора Йг напряжение О 2 = Й 2, т,е. Оусср.-(Ос + Ог ю), и поданное в сумматор 4 обеспечивает пропорциональность изменений сопротивления МЗ Кч 1 в соответствии с законом изменения выходного сигнала ГПН 16 с обеспечением инвариантности по отношению к Оя и ч потока.Таким образом, устройство позволяет получать пульсации температуры омывающего потока Оп с заданной ампитудой, формой и частотой, причем характеристики пульсаций О сс сохранясются неизменными с. точностью не хуже 30 в условиях неизотермичности потоков с ОяЕ; +100)С и ч 60,2; 503 м/с, а также при наличии собственных пульсаций температуры Осс и скорости ч с интен ссивностями до 200 ь. Абсолютное значениеСоставитель В, Редактор О. Головач Техред М.Морге Формула изобретения Устройство для определения динамических характеристик термопреобразователей, содержащее опорный резистор, 10 подключенньй между первым входом нагревателя и общей шиной устройства, а своей точкой соединения с входом нагревателя - к первому входу дифференциального усилителя, генератор переменного напря женю и источник постоянного тока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повь шения точности в условиях формирования температуры омьсвающега потока неизотермических потоков, в него введены термометр 20 сопротивления с параллельно включеннымдатчиком температуры потока, подключенным первым выводом к источнику постоянного тока, а вторым - к общей шине устройства, первый перемножитель, соеди ненный первым входом с выходом термометра, последовательно соединенные сумматор, усилитель и первый ключ, выходом подключенный к второму входу дифференциального усилителя, последовательно сое диненные регулятор уровня и амплитуды,подключенный к выходу генератора перемен-ного напряжения, и первый перемножитель, последовательно соединенные компаратор и второй ключ, а.также второй перемножи тель, причем выход дифференциальногоусилителя подключен к первому входу компаратора и к первому входу сумматора, вторым входом подключенного к первому входу дифференциального усилителя и второму 40 входу компаратора, выход второго ключаподключен к третьему входу сумматора, четвертьсм входом подключенного к выходу второго перемножителя, соединенного первым входом с выходом термопреобра зователя сопротивления, а вторым входом - с вторым входом компаратора и вторым входом первого перемножителя, выходом подключенного к пятому входу сумматора.50 Ярьсчнтал Корректор Н. Король Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1233Тираж 384 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5