Способ определения температуры

(щ)5 С О 1 К 11/2 О ТЕН ЬСТВ У 19 о ик ьств /30,ваяс. 9 аэвук1968 е точ ема устаемыйы газо" ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И(56) Авторское свидетелУ 1489338, кл. С 01 К23. 03.87.Бражников Н.И. Ультзометрия. И.: Энергия,и 92,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к термометрии, а именно к средствам измерения температуры газовых сред по скорости распространения звука в газе.Целью изобретения является повышение точности определения температурыгазовых сред. Генерируют непрерывныепериодические электрические сигналы на исходной частоте (зондирующий иопорный),- преобразуют электрическийзондирующий сигнал в акустические,Изобретение относится к термоме ии, а именно к измерениям темпера ы преимущественно газовых сред по корости распространения звука в г Цель изобретения - повыше ности определения температурНа чертеже представлена сх ройства, реализующего предлаг способ определения температур вых сред. колебания, излучаемые в исследуемуюгазовую среду. После прохождения постоянной акустической базы акустические зондирующие колебания принимаюти преобразуют в электрические колебания. Разность фаз между зондирующимии опорными колебаниями фиксируют.Изменяют частоту колебаний до значения соответствующего первоначальной разности фаз, и определяют температуру исследуемой среды по разностичастот колебаний после фиксированияпервоначальной разности фаз между зондирующими и опорными колебаниями. Пос, ле этого дополнительно нагревают исследуемую среду источником тепла известной мощности. Частоту г ен ерируемыхэлектрических сигналов изменяют до величины, при к отор ой восс тана вливаетсяранее измеренное значение разностифаз зондирующего и опорного сигналов, после чего величину Г регистри.руют. Температуру среды Т определяютпо результатам измерений по известнойзависимости. 1 ил . Устройство содержит генератор 1 электрических колебаний регулируемой частоты с цифровым частотомером 2, последовательно соединенные усилитель 3 мощности, акустическую камеру 4 с акустическим излучателем 5, приемником 6 и электронагревателем 7, усилитель 8 напряжения и фазометр 9, опорный вход которого подключен непосредственно к генератору 1, регу-. лируемый источник 1 О питания, соеди(Е 1 ГаГ к 30 осле преобразимеют выражени циент, определяставом газовойСрчале соответствую туре Т, Зат ют. акустиче через ее на ток, Величи чтобы показ лось на 2-3 при 100 дел(6 Подставляя (7)жения (3), получаю етом вьр ЬТ КТ К2 Т 2 Т ДЕ уравнение (8 получают( К 1 В. -Е. 2 Ф 9) гд ис Из пол ует, что ависит о и(ф ненный через цифровой амперметр 11 с нагревателем 1 акустической камеры 4, которая термоизолирована от окружающей среды и подогревается регу" лируемым источником 10 питания.Способ определения температуры газовых сред осуществляют следующим образом.Возбуждают непрерывные электрические колебания на исходной частоте Е, которую измеряют цифровым частотомером. Непрерывные колебания частоты Е разделяют на зондирующие и опорные. Преобразуют 15 электрические колебания в акустические колебания и излучают их в акустическую камеру с исследуемой газовой средой и постоянной акустической базой Оь . Принимают прошедшие исследуемую среду зондирующие акустические колебания и преобразуют их в электрические колебания. фиксируют фазометром разность фаз между зондирующими и опорными электрическими колебаниями ние удельных теплоемко тей, Н - универсальная газовая постоянная, р молекулярная масса газа)температура и среды.фиксируют, разность фазщую измеряемой темпераем дополнительно нагрева скую камеру, пропуская греватель электрический ну тока выбирают такой, ание фазометра уменьши- % (на два - три деления ениях шкалы фазометра)- дополнительныи нагрой среды,1ТемпеРатура дополнительного нагрева исследуемой среды, находящейся вакустической камер е, пр опор цнональна электрической мощности, рассеиваемой нагревателем камеры где К - электрическое сопротивлениенагревателя камеры;К - коэффициент, учитывающий тепловую связь между нагревателем и газовой средой камеры.Увеличивают частоту зондирующих и опорных колебаний до получения первоначальной разности фаз 0 тю(4)й измененное значениечастоты колебаний.лученное значение частовым частотомером,вая (4) и ( 1), получают енново выражения (9) слезмеряемая температура не состава исследуемой сме) и постоянства акусти114 30 35 40 45 50 55 565 ческой базы 0 . Исключаются также погрешности от неравномерности амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) излучателей и приемников акустических колебаний.Опр еделение коэффициента тепловой связи К, входящего в расчетную формулу (9), осуществляют в процессе калибровки акустической камеры.Для этого осуществляют дополнительный нагрев контролируемой среды из условия (2) и измеряют температуру среды Т. Затем нагрев компенсируют соответствующим изменением частоты колебаний и по измеренным значениям Е Г, 1 п и 1 о определяют общий термическийкоэффициент КК Ою. - Е)1 о багдад2 Х 1А В дальнейшем термический коэффиКК циент камеры ( = - ,-) используется 2для определения температуры исследуемых сред.Способ определения температуры реализуется в устройстве следующим образом. Генератор 1 через усилитель 3 мощности возбуждает в излучателе 5 незатухающие акустические колебания, которые проходят исследуемую среду камеры 4 и воспринимаются приемником 6, Принятые колебания усиливаются усилителем 8 и поступают на сигнальные входы фазометра 9, на опорный вход которого поступают непосредственно колебания генератора 1. Вначале по амперметру 11 устанавливается нулевое значение тока нагревателя 7 акустической камеры 4.Частоту колебаний генератора 1 в дипазаоне 1- 2 кГц устанавливают такой, чтобы фазометр 9 давал нулевое показание.Значение этой частоты К измеряют цифровым частотомером 2. Затем через нагреватель 7 пропускают. ток от регулируемого источника 10 такой величины, чтобы указать, что фаэометр 9 отклонился на 2-3 деления от нуля. После получения установившегося отклонения фаэометра с учетом тепловой инерционности камеры 4 измеряют величину тока амперметром 11 и изменяют частоту колебаний генератора 1 до восстановпения нулевого показания фазометра 9СоответствуО 15 20 25 ющее значение частоты Г генератора 1 измеряется частотомером 2, По измеренным значениям частот Г ии величине тока по Формуле (9) рассчитывают температуру исследуемой среды, Значение термического коэффициентаопределяют в процессе калибровки акустической камеры. Дляиндикации разности Фаз зондирующих и опорных колебаний используют электронный Фазометр Ф 2-16, отсчет частоты колебаний генератора 1 осуществляется по электронно-счетному частотомеру.Ч 3-34 и электрического тока по цифровому амперметру Ф - 564. В качестве камеры 4 используют термостатированную камеру от акустического газоанализатора типа УЗГ с пьезокерамическими излучателем и приемником.Нагреватель камеры отключен от терморегулятора и подключен к регулируемому источнику питания типа ББ,В качестве исследуемой среды используется углекислый газ (скоростьраспространения при 20 С 258,3 м/с),температура которого изменяется от+25 до +150 С. Погрешность измеренияне превышает Ф 0,1 С,Использование предлагаемого способа наиболее эффективно для определения температуры агрессивных и токсич" ных газовых смесей, например парогазовых смесей из различных галогенов, используемых в технологическом процессе получения оптических волокон. формула изобретения Способ определения температуры, включающий генерирование двух периодических электрических сигналов равной и заданной частоты, преобразование первого электрического сигнала в акустические колебания, измеряемые в исследуемую среду, обратное преобразование акустических колебаний в электрический сигнал после прохождения известного расстояния в исследуемой среде и измерение разности Фазмежду преобразованным и вторым генерируемым электрическими сигналами,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, после измерения разности фаз дополнительно нагревают исследуемую среду источникомтепла известной мощности, измеряютвновь установившееся после этого эначение разности фаз между преобразован1651114 тоты генерируемых колебаний, а температуру Т исследуемой среды определяют по формуле Составитель Е. Рязанцев Редактор А. Козорнз Техред С.Мигунова Корректор М. СамборскаяТираж 389 каз 1 Подписно и открытиямаб д. 4/5 осударственного комитета по изобретения 113035, Москва, Ж, Раушская и ГКНТ ССС здательский комбинат Патент". г.ужгоро Производственн Гагарина,10 ным и вторым генерируемым электрическим сигналами, изменяют частоту генерируемых электрических сигналов до тех пор, пока вновь установившееся значение разности фаз не станет равным первоначально измеренному, и при вьпопнении этого условия регистрируют соответствующее значение Г часй,Т = ---й - Х,где И - мощность нагрева;К - термический коэффициент исследуемой среды.