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

 

Изобретение относится к теплотехническим измерениям и позволяет повысить точность определения показателя тепловойинерции 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 ф, 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 блоком 14 вычитания и блоком 15 деления результат измерения 2 с п ф-лы, 3 ил. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 К 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ =й) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4717268/10 (22) 11.07.89 (46) 30.10.91. Бюл. № 40 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) К. С. Семенистый, Б. Е. Рыцар и Г. М. Николишин (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 821951, кл. G О! К 7/14, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1446494, кл. G 01 К 7/00, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ЧАСТОТНЫХ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ЕЙ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к теплотехническим измерениям и позволяет повысить...Я0„„1688135 А 1

2 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

, 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 блоком 14 вычитания и блоком 15 деления результат измерения. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

199135

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 по r pe шност и.

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 следующем

При подаче на вход термопреобразователя температурного скачка его выходная частота в период регулярного теплового режима изменяется по экспоненциальному закону вида

F(t) =F„+(F„— F„)exp(—,— )= F„+

+AFexð — (— ), (!) где Р„и F„— начальное и конечное значения частоты ЧТП соответственно;

AF= 4 +Р», причем F„+0.

Осуществляя прй помощи счетчика подсчет числа импульсов выходной частоты ЧТП на протяжении временного промежутка At, получим значение числа импульсов Ni, зафиксированное счетчиком, равное:

Ы At

N =(F(t)dt=F„At+AF ) 1 — ехр(— — )) = о

=Р М+ЛРт(! — х) (2)

At где обозначено: ехр(-- — ) =p.

Спустя некоторый промежуток времени

rp(At, т. е. до момента окончания первого временного интервала, начинают подсчет числа N2 импульсов во втором временном интервале, равном по длительности первому: ФЕЕ

N>=) F(t)dt= F„At+ AF (1 p)exp(— --). (3)

У

Соответственно, за третий временной интервал, начало которого сдвинуто относительно начала второго интервала, счетчик зафиксирует число импульсов Мг, равное: .2Ы зр

N =) Р®dt=F„At+AF (1-y)exp(— - ). (4)

Первая разность числа импульсов AN> равна

AN = N (— Мг — — ЛРт(! — ф 1 — ехр(— )) . (5) Вторая разность числа импульсов AN> равна соответственно Л г= г — N =AF (1 — Я)ехр()Х

Х(1 — ехр()) (6)

Отношение указанных разностей числа импульсов. равно:

ANi 1 (7) откуда определяем значение ПТИ контролируемого термопреобразователя по расчетной формуле

In 1п

% ()

8 Й - з

В реальных условиях определения ПТИ вследствие неизбежного влияния шумов и помех на выходной сигнал ЧТП, а также

20 инструментальных погрешностей измерительных приборов, имеющих случайный характер, подсчет числа импульсов Л i, Фг и Л з сопровождается некоторой абсолютной погрешностью измерения AN.

Как показывают расчеты, наименьшее значение абсолютной погрешности измереср At ния достигается при-=0,9,— )2, т. е. при

At ф

Устройство содержит формирователь импульсов, генератор 2 тактовых импульсов, распределитель 3 импульсов, четыре RSтриггера 4 — 7, три логических элемента И

8 — 10, два логарифмирующих реверсивных

36 счетчика 11 и 12, время-кодовый преобразователь 13, блок 14 вычитания, блок 15 деления и блок 16 цифровой индикации.

Устройство работает следующим образом.

Выход исследуемого частотного термопреобразователя, значение показателя тепловой инерции которого необходимо определить, подключается к входу формирователя 1 и входу «Пуск» генератора 2. На термопре4 образователь подается тепловой импульс.

В период регулярного теплового режима выходная частота F(t) термопреобразователя изменяется во времени по экспоненциальному закону, описываемому формулой (i ) и представленному на фиг. !.

50 Формирователь 1 импульсов преобразует выходную частоту термопреобразователя в прямоугольные импульсы (фиг. 3.16), которая через логические элементы И 8 — 10. выполняющие роль ключей, управляемых сигналами соответствующих RS-триггеров

55 4 — 6, поступают в определенной последовательности на входы сложения и вычитания логарифмирующих реверсивных счетчиков 11 и 12.

1688135

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 RS-триггеров 4 — 7.

Длительность ср временного промежутка между импульсами определяется периодом тактовой частоты генератора 2, а длительность At(At=3rpl промежутка времени подсчета числа импульсов N; определяется порядком подключения выводов распределителя 3 к входам RS-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 PSтриггера образуется временной интервал

И=3 !), однако на выходе RS-триггера 5 этот интервал оказывается сдвинутым на время y=Atl3 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 RS-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

)At поступит N; импульсов (фиг. 3.22). 3а второй промежуток времени, равный по длительности первому, не вычитающий вход счетчика 11 через логический элемент 9 поступит Nq импульсов (фиг. 3.23).

Поскольку счетчик 11 выполнен логарифмирующим, на его выходе будет образована кодовая комбинация, пропорциональная значению !п(N) — Ng).

Аналогичным образом на вход сложения логарифмирующего реверсивного счетчика 12 через логический элемент 9 поступит

Ng импульсов (фиг. 3.23), а на его вычитающий вход через логический элемент 10 — N> импульсов (фиг. 3.24), образуя на выходе счетчика 12 к концу третьего промежутка времени At кодовую комбинацию, пропорциональную значению 1п(М3 — Мз)

Одновременно с выхода RS-триггера 7 импульс длительностью р (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 комбинаций

N(N2

1п(А ) — N;) — п Ф2 iV3)=1п

) 2 ) 3 с 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 3 и N — V3 не содержат установившегося конечного значения частоты Р, так как оно исключается в процессе вычитания импульсов.

Формула изобретения

i. Способ определения показателя тепловой инерции частотных термопреобразователей, заключающийся в подсчете числа выходных импульсов термопреобразователя 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 ч), равный 0,3 — 0,4 длительности интервалов времени подсчета числа импульсов, а значение показателя тепловой инерции т термопреобразователя рассчитывают по формуле

25 — Т вЂ” фД)П(М вЂ” А»)ДЛ2 — АЗ)): ! n ="тл-

) 2 - т3 где Л ), V3 и А3 — число выходных импульЗ0 сов термопреобразователя, подсчитанных в первом, втором и третьем интервалах временн и соответственно.

2. Устройство для определения показателя тепловой инерции частотных термопреобразователей, содержащее генератор такЗ5 товых импульсов, выход и управляющий вход 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 подключен к 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 RS-триггера, при этом первый, второй и третий выходы распределителя импульсов соединены с первыми установочными входами первого, второго и третьего RS-тригге688135

Фиг. Z

7 ров соответственно, выходы которых подключены к вторым входам логических элементов соответственно, четвертый выход распределителя импульсов соединен с вторым установочным входом первого RS-триггера, пятый выход подключен к второму установочному входу второго Ю-триггера и первому установочному входу четвертого

RS-триггера, второй установочный вход которого соединен с шестым выходоьг распределителя импульсов и вторым установочным входом третьего RS-триггера, а выход подключен к входу время-кодового преобразователя.!

688!35 с) Й.)

16

24

Составитель В. Куликов

Редактор М. Циткина Техред А.-Кравчук Корректор Н. Ревская

Заказ 3704 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !О1