Устройство для измерения теплофизических параметров термопреобразователей сопротивления

СО 1 ОЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 И 25/18 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТОТНРЫТИЯМ РЕТЕН ЛЬСТВУ СВИ АВТОРСК 10 Ьд 35нолова Бюл й т ческий и ненко 8) свиде С 01тво СССР.18, 1983. о СССР И 25 льст К 15 ет 01 1986 ЕНИЯ ТЕПЛ ИОПРЕОБРА я к и ОПИСАНИ(21) 4289907/31 (22) 27,07.87 (46) 23.09.89. (71) Белорусски ститут им. С.И. (72) В.В, Попив (53) 536.6 (088 (56) Авторское 9 1054755, кл.Авторское св 9 1223060, кл,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАИЕТРОВ Т ЗОВАТЕЛЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относи нию теплофизических параметров и характеристик термопреобразователейсопротивления и может быть использовано при создании систем автоматического контроля и управления технологическими процессами. Цель изобретения - сокращение времени измерений ирасширение функциональных возможностей, Устройство содержит источник 1тока, преобразователь 2 ток-напряжение, квадратор 4, дифференциатор 5,импульсный детектор 6, регулятор 10тока. В состав устройства входят также АЦП 18, 19, ЦАП 20, измеритель 13временных интервалов, задатчик 21 мощности. 1 ил.(3)где К = 1 ГВ- постоянная величина, и подается на квадратор 4, с выхода 10й которого сигнал, пропорциональный К, В(1), т.е, экспоненциальный,"так как В(1) - экспонента, подается на дифференциатор 5, в котором экспоненциальное напряжение дифференцируется. Выходной сигнал дифференциатора 5 подается на импульсный детектор 6, на выходе которого, а следовательно, на резистивном делителе 7, фиксируется максимальное значение производной 20 (Б), которое с помощью делителя делится в отношении Ц,/К, 11/К 1. 701 6сом тока рассмотрим дифференциальное(4)где Р - мощность, подведенная к термопреобразователю (в нашемслучае обеспечивается режимпостоянной подводимой мощности), т.е, Р = 1 В= сопят,Р = К(Т-Т ) = К 9 - мощность, рассеиваемая тевмопреобразователем в окружающуюсреду (здесь К - коэффициенттеплоотдачи образца, Т - температура образца, Ть " температура окружающей среды, 9перегрев образца), С - теплоемкость образца,Уравнение (4) можно записать в видеР = Ксб + С - ф (5)авасПоказатель тепловой инерции тела равен временипо истечении которого 25 его перегрев изменяется в 1 раз. Так как устройство обеспечивает строгое соответствие изменений температуры, сопротивления и напряжения на испытуемом образце по экспоненциальному закону, то определение тепловой инерции образца осуществляется по указанным уровням напряжения на образце, отличающимся в 1 раз. Напряжения этих уровней с резистивного делителя 7 подаются на вторые входы схем 1 и 12 сравнения, на первые входы которых подается продифференцированное напряже-, ние с дифференпиатора 5.Схема 12 срав-: нения, на которую подан уровень напряжения 11/К, вырабатывает стартовый импульс для измерителя временного интервала. Схема 11 сравнения, на которую подается уровень напряжения 11 с/К 1 вырабатывает стоп-импульс.Так как за измеренный интервал времени уровень напряжения изменяется в 1 раз, то этот интервал равен величине показателя тепловой инерции термозависимого элемента. Поскольку эквивалентная постоянная времени диф 50 ференциатора много меньше показателей тепловой инерции термопреобразователей; то ее можно не учитывать (сотые, тысячные доли секунды)..55 Для обоснования воэможности измерения теплоемкости испытуемого образца при прогреве его тем же импульТеплоемкость С будет найдена с минимальной погрешностью, если можно принять К"8 = О. ТогдаРС = - у -- -(6)69/ы Здесь Р = 1 Вч- величина, известнаяили ее просто вычислить при известных1 и В, а величина 69/Ж максимальна в момент подвода мощности Р к образцу и пропорциональна выходному сигналу импульсного детектора, фиксирую"щего сигнал Ц , пропорциональныймаксимальному значению 66/6 С.Скорость изменения перегрева 9,т.е. 69/6 С, максимальна в момент подвода мощности к образцу, те. приО =О(касательная к кривой д Я ), Отсюдаравенство Кд = О,Тепловая постоянная времени (показатель тепловой инерции) термопреобразователяСл6с = - откуда К = 6 К ф С Так как подводимая к термопреобразователю мощность Р известна, то на первый вход первого блока 16 деления подается сигнал, пропорциональный этой мощности, а на второй вход первого блока 16 деления - сигнал, пропорциональный 68/6 С. Поэтому на выходе этого блока получается сигнал, пропорциональный теплоемкости, величина которой с помощью первого ЦАП 18 представлена в цифровой форме. Этот же сигнал поступает и на первый вход1509701 Составитель В. ЯрычТехред Л.Олийнык Корректор Т, Палий Редактор В. Данко Заказ 5798/37 Тираж 789 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 второго блока 17 деления, на второй вход которого поступает сигнал, преобразованный с помощью ЦАП 20 и пропорциональный тепловой постояннойФвременио , Поэтому на выходе второго блока деления появляется сигнал, пропорциональный коэффициенту тепло- отдачи термопреобразователя, который с помощью второго АЦП 19 преобразован 10 в цифровую форму.Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства и в сокращении времени изме рений комплекса теплофизических параметров термопреобразователей сопротивления, так как один и тот же импульс нагревающего тока обеспечивает возможность измерения не одного, а 20 трех параметров, необходимых для создания систем автоматического контроля и регулирования температуры. Формула изобретения 25 Устройство для измерения теплофизических параметров термопреобразовате" лей сопротивления,. содержащее источник тока, выход которого соединен с 30 его входом через последовательно со" единенные преобразователь ток - напряжение,.и регулятор тока, вход которого соединен с входом испытуемого тер мопреобразователя сопротивления и че рез квадратор с входом дифференциатора, выход соединен с выходом испытуемого термопреобразователя сопротивления, а управляющий вход через последовательно соединенные сумматор и функциональный преобразователь соединенс вторым выходом преобразователя токнапряжение и с вторым входом сумматора, первый и второй выходы дифференциатора через последовательно соединенные импульсный детектор, делительнапряжения и схемы сравнения соединены с соответствующими входами измерителя временных интервалов, первыйвыход дифференциатора соединен с вторыми входами схем сравнения, второйвыход дифференциатора соединен с третьими входами схем сравнения, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени измерений одновременно нескольких теплофизическихпараметров, в него введены последовательно, соединенные задатчик мощности,первый и второй блоки деления и первый аналого-цифровой преобразователь,второй и третий выходы первого блокаделения соединены соответственно сПервым и вторым выходами дифференциатора, а первый выход соединен свходом второго аналого-цифрового пре.образователя, выход измерителя временных интервалов через цифроаналоговый преобразователь соединен с вторым,входом второго блока деления