Способ определения показателя тепловой инерции частотных термопреобразователей и устройство для его осуществления

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 9) (11) 881 УБЛИК 51)5 (з 01 К 15/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЭОБРЕТЕНИЯДЕТЕЛЬСТВУ(71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ЧАСТОТНЫХ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к теплотехническим измерениям и дозволяет повысить ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ СВ точность определения показателя тепловой инерции термопреобразователей с частотным выходным сигналом путем уменьшения методической погрешности. Подсчитывается число выходных импульсов термопреобразователя в трех равных интервалах времени, При этом начало второго и третьего интервалов времени сдвинуто по отношению к началу первого и второго на интервал времени р, равный 0,3 - 0,4 длительности интервала времени счета. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 2 тактовых импульсов, распределитель 3 импульсов, формирующий совместно с триггерами 4 - 7 три счетных интервала, два логарифмирующих реверсивных счетчика 11, 12, формирующих совместно с блоком4 вычитания и блоком 15 деления результат измерения. 2 с. и. ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к теплотехническим измерениям и может быть использовано при измерении показателя тепловой инерции (ПТИ) частотных термопреобразователей (ЧТП), например пьезокварцевых преобразователей температуры, как в лабораторных, так и в заводских условиях,Цель изобретения -- повышение точности определения ПТИ частотных термопреобразователей путем снижения методической погрешности.На фиг, 1 представлен график выходной частоты преобразователя в период регулярного теплового режима после воздействия на него скачка температуры; на фиг. 2 - блок-схема устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов в характерных точках работающего устройства.Сущность способа определения показателя тепловой инерции частотных термопреобразователей заключается в следуюшемПри подаче на вход термопреобразователя температурного скачка его выходная частота в период регулярного теплового режима изменяется по экспоненциальному закону видаРЯ=Р, +(Р. - Р )-р(-, - )=Р ++ЛРехр - ( - ), (1) где Р,. и Р - начальное и конечное значения частоты ЧТП соответственно;ЛР= Р +Р, причем РФО.Осуществляя прй помощи счетчика подсчет числа импульсов выходной частоты ЧТП на протяжении временного промежутка Л 1, получим значение числа импульсов Й, зафиксированное счетчиком, равное:Ы ЫЛ/, = РЯд=РЛ 1+ЛРт 1 - ехр( -- ) =о=Р ЛЛРт( - х) (2)Л 1где обозначено: ехр( - ) =В.Спустя некоторый промежуток времени (Л 1, т. е. до момента окончания первого временного интервала, начинают подсчет числа Мг импульсов во втором временном интервале, равном по длительности первому:ФЬЮМг=5 РЯЖ=Р, Л+ЛРЯ - у)ехр( - ), (3)у7Соответственно, за третий временной интервал, начало которого сдвинуто относительно начала второго интервала, счетчик зафиксирует число импульсов Мз, равное:гАаЮ зр Н,=5 РЯа=ГЛ+ЛР.( - у)е р( - ). (4) Первая разность числа импульсов Ю равнаЛу, =М, - Л/г=ЛРт( - )г)(1 - ехр( - ). (5) Вторая разность числа импульсов ЛЛ/г равнасоответственноЛЛг=йг - Фз=ЛРт( - Я)ехр( )Х Х 1 - ехр( ) (6) Отношение указанных разностей числа импульсов. равно;ЛМ 1(Лоткуда определяем значение ПТИ контролируемого термопреобразователя по расчетной формуле1 п( )8аф% а- зВ реальных условиях определения ПТИвследствие неизбежного влияния шумови помех на выходной сигнал ЧТП, а также 20 инструментальных погрешностей измерительных приборов, имеющих случайный характер, подсчет числа импульсов Л, Фг и Л/зсопровождается некоторой абсолютной погрешностью измерения ЛУ.Как показывают расчеты, наименьшеезначение абсолютной погрешности измереЛ 1ния достигается при-:0,9,=: 2, т. е. приЖр гщ/30Устройство содержит формировательимпульсов, генератор 2 тактовых импульсов,распределитель 3 импульсов, четыре Р 5- триггера 4 - 7, три логических элемента И8 - 10, два логарифмирующих реверсивных ЗБ счетчика 11 и 12, время-кодовый преобразователь 13, блок 14 вычитания, блок 15 деления и блок 16 цифровой индикации.Устройство работает следующим образом.40Выход исследуемого частотного термопреобразователя, значение показателя тепловой инерции которого необходимо определить, подключается к входу формирователя 1 и входу Пуск генератора 2. На термопре образователь подается тепловой импульс.В период регулярного теплового режима выходная частота Р(1) термопреобразователя изменяется во времени по экспоненциальному закону, описываемому формулой (1) и представленному на фиг. .50 Формирователь 1 импульсов преобразуетвыходную частоту термопреобразователя в прямоугольные импульсы (фиг. 3.16), которая через логические элементы И 8 - 10, выполняющие роль ключей, управляемых сигналами соответствуюших Ю-триггеров 6 4 - 6, поступают в определенной последовательности на входы сложения и вычитания логарифм ируюших реверс ивных счетчиков 11 и 12.Генератор 2 тактовых импульсов запускается по входу Пуск сигналом термопреобразователя в момент начала регулярного теплового режима. Выходные импульсы генератора 2 (фиг. 3.17), поступая на распределитель 3, представляющий собой выполненный на триггерной линейке кольцевой регистр, появляются поочередно на каждом из выходов распределителя 3 и поступают в определенной последовательности на установочные входы Я 5-триггеров 4 - 7,Длительность р временного промежутка между импульсами определяется периодом тактовой частоты генератора 2, а длительность Л 1 Л 1=3 ф промежутка времени подсчета числа импульсов М; определяется порядком подключения выводов распределителя 3 к входам Ю-триггеров. Последний по счету седьмой импульс распределителя 3, поступая на вход Стоп генератора 2, выключает его и останавливает работу всего устройства.Таким образом, на выходе каждого Ю- триггера образуется временной интервал Ж=Зр, однако на выходе Ю-триггера 5 этот интервал оказывается сдвинутым на время ср=Л 13 по отношению к временному интервалу, образованному на выходе триггера 4, а на выходе триггера 6 - по отношению к триггеру 5 (фиг. 3.8, 3.19, 3.20). На выходе Ю-триггера 7 временной интервал равен р (фиг. 3.21), поскольку его входы подключены к соседним (пятому и шестому) зыходам распределителя 3.На вход сложения логарифмирующего реверсивного счетчика 11 через логический элемент 8 во время действия первого импульса с выхода триггера 4 длительностью М поступит У; импульсов (фиг. 3.22). За второй промежуток времени, равный по длительности первому, не вычитающий вход счетчика 11 через логический элемент 9 поступит М импульсов (фиг. 3.23).Поскольку счетчик 11 выполнен логарифмирующим, на его выходе будет образована кодовая комбинация, пропорциональная значению и (У - Л).Аналогичным образом на вход сложения логарифмирующего реверсивного счетчика 12 через логический элемент 9 поступит А импульсов (фиг. 3.23), а на его вычитающий вход через логический элемент 1 О - Лз импульсов (фиг. 3,24), образуя на выходе счетчика 12 к концу третьего промежутка времени Л 1 кодовую комбинацию, пропорциональную значению 1 п(М 2 - Мз)Одновременно с выхода Ю-триггера 7 импульс длительностью(фиг. 3.21) поступает на вход время-кодового преобразователя 13 и преобразуется в кодовую комбинацию, поступающую на вход блока 15 деления. На второй вход блока 15 деления подается разность кодовых комбинацийф - М 21 п(А - А;) - 1 пф- Аз)=1 пф 2 АЗс выхода блока 4 вычитания, Поэтому выходной сигнал блока 15 деления представляет собой результат измерения, выражаемый зависимостью (8), отображаемый блоком 16 цифровой индикации.Разности М - Л и М - Мз не содержат установившегося конечного значения частоты Р, так как оно исключается в процессе вычитания импульсов. 10 Формула изобретения 1. Способ определения показателя тепловой инерции частотных термопреобразователей, заключающийся в подсчете числа выходных и мпул ьсов термопреобразовател я на стадии регулярного теплового режима в трех равных, следующих друг за другом интервалах времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, начало формирования второго и третьего интервалов времени задерживают по отношению к началу соответственно первого и второго интервалов времени на интервал времени р, равный 0,3 - 0,4 длительности интервалов времени подсчета числа импульсов, а значение показателя тепловой инерции т термопреобразователя рассчитывают по формуле 15 20 25 г -- , т - при п(М - АеЯЬл - ЛЯ;и-ф6. згде Ль %2 и Мз - число выходных импуль сов термопреобразователя, подсчитанныхв первом, втором и третьем интервалах временн и соответственно.2. Устройство для определения показателя тепловой инерции частотных термопреобразователей, содержащее генератор так товых импульсов, выход и управляющийвход остановки которого соединены с входом и выходом окончания измерения распределителя импульсов соответственно, формирователь импульсов, выход которого подключен к первым входам трех логических элементов И, первый логарифмирующий реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом первого логического элемента И, а вычитающий вход - с выходом второгс логического элемента И 45 и суммирующим входом второго логарифмирующего реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу третьего логического элемента И, блок вычитания, входы которого соединены с выходами первого и второго логарифмирующих 50 реверсивных счетчиков, а выход подключенк первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом время-кодового преобразователя, а выход подключен к блоку индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены четыре Я 5-триггера, при этом первый, второй и третий выходы распределителя импульсов соединены с первыми установочными входами первого, второго и третьего Ю-тригге 17ров соответственно, выходы которых подключены к вторым входам логических элементов соответственно, четвертый выход распределителя импульсов соединен с вторЫм установочным входом первого Ю-триггера, пятый выход подключен к второму установочному входу второго Я 5-триггера 688135 и первому установочному входу четвертого Я 5-триггера, второй установочный вход которого соединен с шестым выходоьг распределителя импульсов и вторым установочным входом третьего Я 5-триггера, а выход подключен к входу время-кодового преобразователя,68835 О16 24Составитель В. Куликов Редактор М. Циткина Техред А. Кравчук Корректор Н. Ревская Заказ 3704 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,01