Цифровой измеритель температуры газовых сред

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскнв Соцналнстнческнк Республик(51)М, Кл,2 Н 03 К 13/02 С 01 В 11/24 Государственный комнтет СССР оо делаю нзобретеннй н открытнй(71) ЗаяВИтЕЛЬ Каунасский политехннческий институт им. Антанаса Снечкуса( 54 ) ЦИФРОВОЙ ИЭМЕРИТЕЛЪ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЭОВНХ СРЕД Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для диагностики высокотемпературных газовых потоков.Известен акустический термометр, который содержит термочувствительный элемент, собственная частота вибраций которого зависит от температуры 1. Элемент заканчивается акустической линией передачи, которая может быть выполнена в виде гибкоЯ проволоки с диаметром в несколько тысячных долей сантиметра. В элемент вводятся 30-40 пакетОв импульсов с различной частотой заполнения. Выде ляется та частота, которая соответствует резонансной частоте термочувствительного элемента. По выделенной частоте определяют температуру исследуемой среды. 20Однако после измерения температуры этот параметр можно определить только путем расчетов.Известен измеритель температур газовых сред - ультразвуковой пирометр, предназначенный для непрерывного измерения температуры воздушных потоков путем измерения времени прохождения пронизывающих поток ультразвуковых импульсов между генератором и приемни- з 0 ком излучениЯ, помещенным в водоохлаждаемый корпус 2. В схеме пирометра применены два помещенных в из- меряемыЯ поток идентичных приемника время прохождения импульсов между к 1= торыми характеризует температуру потока.Недостатками этого пирометра являются необходимость выполнения дополнительных математических операций для получения из результатов измерений численного значения температуры и невозможность определения температуры при однократных измерениях.Цель изобретения - автоматизация выполнения однократных и многократных измерений.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель температуры газовых сред, содержащий электро . акустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, ультразвуковые преобразователи и двухканальное приемное устройство, введены два преобразователя время-код, преобразователи число-код и время- частота, два устройства сравнения кодов, триггер и счетчик импульсов, выход двухканального приемного устройства подключен к первому управляющемувходу триггера и первому входу первого преобразователя время-код, второйвход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов ивходами преобразователей число-код,время-частота и второго преобразователя время-код, оба преобразователя 5время-код соединены между собой посредством первого устройства сравнения кодов, выход которого подключенк выходу Сброс второго преобразователя время-код и управляющему )Овходу преобразователя число-код, выходы которого через второе устройство сравнения кодов соединены с выходами первого преобразователя времякод, причем выход второго устройствасравнения кодов подключен к второмууправляющему входу триггера, выходкоторого подсоединен к управляющимвходам второго преобразователя времякод и преобразователя время-частота,выход которого соединен с входомсчетчика импульсов.На фиг. 1 показана структурнаясхема цифрового измерителя температуры газовых сред; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу измерителя.Измеритель содержит электроакустически последовательно соединенныегенератор зондирующих импульсов 1,ультразвуковые преобразователи 2 и 30двухканальное приемное устройство 3,а также два преобразователя времякод 4 и 5, соединенные между собойпосредством первого устройства сравнения кодов б, выход которого подключен к входу Сброс второгопреобразователя время-код 5. Второеустройство сравнения кодов 7 соединено с выходами первого преобразователя время-код 4, Причем выход устройства 7 подключен к первому .управляющему входу триггера 8, второйуправляющий вход которого соединен свыходом устройства З,а выход подсоединен к управляющим входам второгопреобразователя 5,преобразователя час- .тота-код 9 и преобразователя времячастота 10, выход которого соединенс входом счетчика импульсов 11.,Измеритель работает следующимобразом. В начальный момент времени (см. фиг. 2 а) генератор 1 возбуждает преобразователь 2 и одновременно при водит в исходное состояние преобразователи 4,5,9.и 10, Во время действия электрического импульса преобразователь 2 возбуждает в исследуемой среде ультразвуковой импульс (см, фиг. 2 б), который принимается двумя ультразвуковыми приемниками преобразователей 2 и поступает на входы устройства 3. В приемнике преобразователей 2 электрические импульсы по двум независимым каналам усиливаются и проходят первичную обработку сн гн ала, причем импульсы в одном канале (см. фиг. 2 в) относительно другого (см, фиг. 2 г) имеют временной сдвиг, равный разности времени прохождения ультразвуковых волн от излучателя до двух приемников ультразвука преобразователей 2, находящихся на различных расстояниях от излучателя. Сформированные импульсы по двум каналам поступают на входы триггера 8, при помощи которого формируется импульс (см. фиг. 2 д), длительность которого соответствует времени прохождения ультразвука через промежуток ь 1 . Сформированный прямоугольный импульс с выхода устройства 3 поступает на вход преобразователя время-код 4 и первый вход триггера 8. В преобразователе 4 происходит сначала преобразование длительности входного информационного импульса лГ в соответствующее число импульсов (см. фиг. 2 е), а потом преобразование их в двоичный код. Число записанных импульсов равно 11= - + 1,лго где 1. - период дискретизации, выбираемый иэ условияь, Записанный двоичный код запоминается в преобразователе 4 до следующего цикла работы измерителя.Задний фронт информационного импульса (см. фиг. 2 д) переводит триггер 8 из нулевого состояния в единичное (см. фиг. 2 ж), в результате чего запускаются преобразователи 5 и 1. При этом в преобразователе 5 происходит накопление импульсов дискретизации с периодом С до тех пор, пока выходной код преобразователя не сравнится с кодом, записанным в преобразователе 4, В этих случаях на выходе устройства б появляются импульсы (см. фиг. 2 и), а преобразователь 5 переводится в нулевое состояние, после чего подсчет импульсов продолжается, Период повторения импульсов на выходе устройства б То =(И) 1 (см.фиг.2 з) .Эти импульсы поступают на преобразователь 9,в котором они преобразуются в двоичный код и сравниваются при помощи устройства 7 с кодом, установленным преобразователем 4.В момент совпадения кодов на выходе устройства 7 получается импульс (смфиг. 2 к), который переводит триггер 8 в нулевое состояние, в результате прекращается работа всего устройства за исключением преобразователя 10. Длительность импул 2 ьса на выходе триггера 8 Т=(И - 1) (см. фиг, 2 ж), что равйосильно(д)г7-Импульс с длительностьюоТ поступает на вход. преобразователя 1 , йа выходе которого появляются импульсы с частотой повторения оР10 30 35 40 Известно, что скорость ультразвукав газе и температура газа связанызависимостью С - КТ, где К, - постоянная для данного газа. Отсюдатемпература газа ТК 2 С , где К =-фт,1скорость ул ьтраз вука Сможно з адГд 7.12писать Т=К или Тд - .г(д 2 (ь 32гдеКЭ=К 2 ЬИ поскольку расстояние дс постоянно и заранее известно.Таким образом, частота импульсовна выходе преобразователя 10 прямопропорцион ал ьн а температуре исследуемого газа.Число импульсов, поступивших всчетчик импульсов 11 эа время измерения Т 2, составляет т =(Обычно выполняется условие( 2 ) 1ои 11,Если время измерения ныбрать равным Т 2 - 10 К (С,где и = О,+1,ф 2, и выбирается,исходя из требуемой точности, то призаданном расстоянии между преобразователями д 1 и базе измерения Т ъ число импульсов, поступивших на счетчикимпульсов, равноф)21, (ьЕ) 2 2 .=,т,е. равно цифровому значению температуры в исследуемой среде.С приходом следующего тактовогоимпульса с генератора 1 показаниясчетчика импульсов 11 сбрасываются,а преобразователи 4,5,9 и 10 приводятся в исходные нулевые состояния.Измеритель подготавливается для следующего цикла измерения,Цифровой из мерит ел ь т емп ературы газовых сред позволяет получить цифровое значение температуры,Испытания показали целесообразность 5 применения предлагаемого измерителя для контроля параметрон быстропротекающих процессов, например потоков высокотемпературных газов, особенно в тех случаях, когда необходимо определить температуру при однократных измерениях.Формула изобретенияЦиФровой измеритель температуры газовых сред, содержащий электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, ультразвуковые преобразователи и двухканальное приемное устройство, о т личающийся тем, что, с целью автоматизации выполнения однократных и многократных измерений, в него введены два преобразователя время-код, преобразователи число-код и время-частота, два устройства сравнения кодов, триггер и счетчик импульсов, ныход двухканального приемного устройства подключен к первому управляющему входу триггера и первому входу перного преобразователя времякод, второй вход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов и входами преобразователей число-код, время-частота и второго преобразователя время-код, оба преобразователя время-код соединены между собой посредством перного устройства сраннения кодов, выход которого подключен в входу Сброс второго преобразователя время-код и управляющему входу преобраэонателя числокод, выходы которого через второе устройство сравнения кодов соединены с выходами первого преобразователя время-код, причем выход второго устройства сравнения кодов подключен к второму управляющему входу триггера, выход которого подсоединен к управляющим входам второго преобразователя время-код и преобразователя время-частота, выход которого соединен с входом счетчика импульсов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Р 3487690,. кл. 340-347, 14.05.74.2. Авторское свидетельство СССР Р 173459, кл. С 01 В 11/36,11,10.63.55732 цэи Состав Тех ред ль Д. ГолубовичФанта Корректор О.Ковинская Редактор Т. Ив акаэ 2077/5 но П "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,Филиа Тираж 1059 ЦИИИПИ Государственн по делам изобрете 13035, Москва, Ж, Ркомии окая Псдпета СССрытийаб., д.