Устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар

Союз Соаетсннк Сецнавнстичесннк РеснубпннОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 н 655912еювюаМФВФ(5) М. Кл,0 01 К 15/00 Государственный комитет СССР яо делам изобретений н открытий(71) Заавнтель Физико-механический институт АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРМОПАРИзобретение относится к электро- измерительной технике, может быть использовано, например, при измерении показателя тепловой инерции промышленных термопар в условиях естественного теплообмена термолары со средой, в которой сГна находится.Известны устройства для измерения показателя тепловой инерции термопар, использующие метод фиксации 10 нескольких значений выходного напряжения термопары в определенные моменты времени 1, и в на кривой разгона термопары при ее нагреве или охлаждении 1-3 3Известно также устройство для измерения показателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, нагреватель, схему сравнения и регистрирующий блок 4. ЮИзвестное устройство имеет недостаточную точность, обусловленную тем, что в процессе измерения сигнал термопары дифференцируется.Цель изобретения - повышение точ- Я 5 ности измерения показателя тепловой инерции термопары в условиях естественного теплообмена.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения пока эателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, нагреватель, схему сравнения и цифровой регистратор, введены запоминающее устройство с ключом сброса, подключенное к выходу усилителя, масштабный усилитель, подключенный к выходу запоминающего устройства, аналоговый ключ, соединяющий два выхода масштабного усилителя со входом схемы сравнения, другой вход которого соединен с выходом усилителя, одновибратор и триггер, вход которого подключен к выходу схемы сравнения, а выходы - к управляющим входам аналогового ключа, причем один выход триггера соединен также через одновибратор с ключом сброса запоминающего устройства, а другой - с управляющим входом цифрового регистратора.Схема устройства изображена на чертеже.Устройство содержит переключатель 1 рода работы, источник 2 нагрева термопары, измерительный усилитель 3, трехполюсный переключатель 4, запоминающее устройство 5 с ключом сброса, масштабный усилитель б, трехполюсный аналоговый ключ 7, схему сравнения 8, триггер 9, цифровой рещения- 1,10ээ+4и, как следствие,при этом и - 4,272Й Яя ЬС =Ф, так как ЬК 1 /Нр 55На Ео Затем переключатель 1 рода работы переводят на определенный промежуток времени (например, 3-5 сек) в положение нагрев (Н) Термопара при . . этом подключается к источнику 2 нагрева и последний при помощи переменного тока разогревает термопару до некоторой температуры, превышающей температуру среды, в которой находится термопара. гистратор, состоящий из генератора опорной частоты 10, ключа 11, счетчика 12 и блока цифровой индикации 13 с и одновибратор 14.Устройство работает следующим образом.Ко входу устройства подключают исследуемую термопару, которая установлена непосредственно на объекте и находится в среде с определенной температурой в условиях естественого теплообмена, Перключатель 1 рода 10 работы устанавливают в положение физмерение" (И), а трехполюсный переключатель 4 - в положение аф.На выходе термоиары имеется установившееся значение сигнала, пропор циональное Е, которое после усиления . измерительным усилителем 3 через трехполюсный переключатель 4 поступает в течение времени, равного постоянной времени интегратора, на запоминающее щ устройство 5, выполненное, например, в виде интегратора.Известно, что значение показателяФ тепловой инерции термопары связа" но со значением Ь= д-следующей зависимостью:25Ф=ЬВ. Е Ее еЯЯО-где Е и Ей - мгновенное значение вы- З ходного напряжения термопары в моменты времени Си 1 р соответственно;Еэ - установившееся значение выходного сигнала термопары, пропорциональное температуре среды, в которой 36 она размещена.Легко видеть, что Ф = Ь при равенстве единицы знаменателя приведенной формулы, т.е. при определенных значениях отношений Е 4 /Ео и Еа/ Ео40Масштабный усилитель 6 преобразует значение Ео в напряжения Е и Ер, определяемые соотношением элементов масштабного усилителя.Нри этом выполняются равенства:) Н В 4.- Но и Бе - , БоЙаЗ+ (4)Подбором резисторов В 1, Ей, Вз и В 4 можно обеспечить, например, соотноИ) После этого переключатель 1 возвращается в исходное положение И,а трехполюсный переключатель 4 - вположение бф. В этом положениина один вход схемы сравнения 8 с измерительного усилителя 3 поступаетусиленное напряжение Е (1) исследуемой термопары, изменяющееся по закону затухающей экспоненты с постоянной времени Ф .На другой вход схемы сравнения 8через открытый транзистор 14 трехполюсного аналогового ключа 7 смасштабного усилителя 6 поступаетпостоянное напряжение ЕА,В момент времени Ф, когда текущее значение напряжения Е (1) достигает значения Е, схема сравнения8 своим выходным импульсом переводиттриггер 9 в нулевое состояние,благодаря чему на управляющие входытрехполюсного .аналогового ключа 7поступают напряжения, закрывающиетранзистор 15 и открывающие транзистор 16. Теперь на схему сравнения 8через открытый транзистор 16 поступает постоянное напряжение Еа,При этом одновременно выходнымсигналом триггера 9 замыкается ключ11 отсчетного блока., и на счетчик12 с генератора 10 опорной частотыпоступают импульсы, количество которых высвечивается в блоке цифровойиндикации 13.При достижении напряжением Е (С)значения Еосхема.сравнения 8 срабатывает вторично и переводит триггер9 в единичное состояние. Ключ11 размыкается, на управляющие входытрехполюсного аналогового ключа 7поступают напряжения, открывающиетранзистор 15 и закрывающие. Одновременно передним фронтом импульса триггер 9 запускает одновибратор14, который формирует короткийимпульс, замыкающий кратковременноключ 11 сброса значения ЕО в запоминающем устройстве 5Устройство готоьо к следующему измерению.Время замыкания ключа 11 цифрового регистратора пропорционально измеряемому значению показателя тепловой инерции термопары.Предложенное устройство позволяетповысить точность измерения показателя тепловой инерции термопар вусловиях естественного теплообмена.формула изобретенияУстройство для измеренияпоказателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, нагреватель, схему сравнения и цифровой регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены запоминающее устройство с ключом сброса, подключенное к выходу усилителя, масштаб6559 12 нов ель 3 Ф остав ехред ректор М.1 ожо Федот Редакт Подписноеа СССР аказ 150 ражвени ретеРау о ПИ Государ о делам из осква, Жи откая наб 5 ПП Патентф, г.ужгород, ул.Проект и ный усилитель, подключенный к выходузапоминающего устройства, аналоговыйключ, соединяющий два выхода масштабного усилителя со входом схемы сравнения, другой вход которой соединенсо входом усилителя, одновнбратор итриггер, вход которого подключен квыходу схемы сравнения, а выходы -к управляющим входам аналоговогоключа, причем один выход триггераподключен также через одновибраторк ключу сброса запоминающего устройства, а другой - к управляющему входу цифрового регистратора. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе 1. Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарных температур. 1967. 2. Самсонов Г.В. и др. Датчики для измерения температуры в промышленности. Киев, 1972, с. 38-39.3. Авторское свидетельство СССР 9267123, 6 01 К 15/00, 1968.4, Авторское свидетельство СССР 9300783, С 01 К 7/14, 1969.