Способ автоматического измерения тепловой постоянной времени термодатчика

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 02.1Ч.1971 (№ 1641686/18-10) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 23.Ч.1973. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 6Х111.1973

М, Кл. G 01k 15/00

G 011 7/16

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 536.531 (088.8) Автор изобретения

Н. Н. Иванов

Заявитель

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ

ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ТЕРМОДАТЧИКА

Изобретение относится к области техники измерений и может быть использовано в лабораторной или производственной практике при измерениях высоких температур л ибо быстро меняющихся во времени по температуре тепловых процессов для коррекции ошибок измерения, обусловленных тепловой инерцией таких термодатчиков как термопары и термометры сопротивления.

Известен способ измерения тепловой постоянной времени термодатчика, основанный на использовании аналитической зависимости, описывающей процесс простого нагрева (или охлаждения) тела, вносимого в среду с постоянной температурой 0 С, в интегральной форме вида

t — 8 = (t — 8).е — " =, где m — темп охлаждения, т. е. величина, ооратная тепловой постоянной времени Т;

tp — начальная температура тел а (термодатчика), откуда после логарифмирования получаем

1n(t — 6) = — m-+ In(tp — 8). (2) Из уравнения (2) видно, что логарифм разности температуры t тела (термодатчика) и окружающей его среды 9 является линейной функцией, времени т с угловым коэффициентом, равным — m, так как In(tp — О) =

= const.

Однако при таком способе трудно получить высокую точность измерительного тракта и сложно автоматизировать процесс измерения на основе зависимости (2), так как основной операцией его является логарифмирование напряжения с выхода преобразователя температуры термодатчика в электрический сигнал.

iHo предложенному способу напряжение на выходе преобразователя после внесения термодатчика в заданную среду в одном канале измерительной установки усиливают и подают на клеммы вертикальной развертки луча электронного осциллографа, а, в другом канале — дифференцируют, усиливают и подают на клеммы горизонтальной развертки, фотографируют изображение на экране, после чего по величине тангенса угла наклона прямолин ейного участка кривой, полученной на фотографии, вычисляют значение тепловой постоячной.

Благодаря этому повышается точность измерения и упрощается измерительный тракт.

Способ измерения тепловой постоянной времени T тер:модатчика основан также на аналитической зависимости (1), но только, выраженной не в интегральной, а в дифференциальной форме, имеющей вид

30 t — 8 = — Т (3 — 8). (3) Очевидно, что график уравнения (3) пред384028 и блок б фотографирования изображения на экране электронного осциллографа.

Для измерения тепловой постоянной времени термодатчика предлагаемым способом термодатчик, подключенный к преобразователю 2 помещают в сосуд 1, и сигнал с выхода преобразователя, обусловленный нагревом (или охлаждением) термодатчика, в одном канале с помощью усилителя 3 усиливается и затем поступает н а клеммы вертикальной развертки электронного осциллографа 5, а в другом канале с помощью операционного усилителя 4 дифференцируется, усиливается и затем поступает на клеммы горизонтальной развертки осциллографа. Получающееся .при этом на экране электронного осциллографа изображение фотографируют и затем по величине тангенса, угла н аклона прямолинейного участка, полученного на фотографии изображения, вычисляют значение измеряемой тепловой постоянной времени термодатчика.

Тангенс угла наклона выражается отношением у К К Кд t — 8

Х ККК, (8 — 8) откуда следует

8 — 8

УКх К Кз или Т=

ХК КК

И (t — 6)

Y Õ 3 сек

К К2 (6) ставляет собой линейную функцию с угловым коэффициентом, равным — Т.

На фиг. 1 показана блок-схема установки для осуществления предлагаемого способа автоматического измерения тепловой постоянной времени термодатчика; на, фиг. 2 — фотоснимок экрана осциллографа.

Установка содержит сосуд 1 с заданной средой, имеющей постоянную по объему известную температуру О С, линейный преобразова тель 2 температуры термодатчика в напряжение постоянного тока с коэффициентом

rrpeoopa3oBBHH5r Кi (/i= ((/вых)пр=Кi (t — О) в, усилитель 8 напряжения постоянного тока с выхода преобразователя с коэффициентом усиления K2U2=K2 U1=K1 Кз (tl — О) в, о перационный усилитель 4 напряжения постоянного тока, осуществляющий операцию дифференцирования и усиления;входного сигнала с выхода преобр,азователя с коэффициентом

dU> &

Кз (/з=Кз =Kr Кз — (t — О) в, элекd ñ тронный осциллогра ф 5 с масштабными коэффициентами развертки напряжения входного сигнала .по вертикали Кт-, мм/в и по горизонтали Кх, мм/в у =к U,=к,к,к,(t — о)

X= КхС/в = КхК,Кз (t — 0)мм (4) Уравнение (6) позволяет вычислить величину искомой тепловой постоянной времени термодатчика. Если подобрать коэффициенты так, чтобы отношение

КхКз

=1, К» К2 получится

Т = — сек.

Х

Предмет изобретения

Способ автоматического измерения тепло50 вой постоянной времени термодатчика в среде с постоянным коэффициентом теплопередачи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения измерительного тракта, напряжение на, выходе

55 преобразователя после внесения термодатчика в заданную среду в одном канале измерительной установки усил и вают и подают на клеммы вертикальной развертки луча электронного осциллографа, а в другом канале диффе60 ренцируют, усиливают и подают на клеммы горизонтальной развертки, фотографируют изображение на экране, после чего .по величине тангенса угла наклона прямолинейного участка кривой, получен ной на фотографии, 65 вычисляют зна.чение тепловой постоянной. Предлагаемый способ дает возможность автоматически определить величину тепловой

15 постоянной времени термодатчика. В качестве преобразователя 2 можно использовать, например, две термопары одной градуировки, включенные по схеме дифференциальной термопары, а для проволочных термометров со20 противления — два идентичных термометра сопротивления, включенные в смежные плечи измерительного моста.

Для определения тепловой постоянной времени термодатчика предлагаемым способом

25 следует после монтажа измерительной установки по схеме фиг. 1 сначала, один из термодатчиков (термопара или термометр сопротивления) .поместить в заданную среду с постоянной известной температурой О С. Пос50 ле прогрева первого термодатчика до температуры 0 С в ту же среду поместить второй термодатчик и сфотографировать изображение, получающееся на экране электронного осциллографа при нагреве второго термодат35 чика, тепловая постоянная времени которого замеряется. Далее по формуле (6) вычислить значение постоянной Т. Измерения тепловой постоянной времени предлагаемым способом по блок-схеме фиг. 1 можно вести и с одним

40 только термодатчиком, имитируя выходной си гнал преобразователя 2, соответствующий температуре нагрева термодатчика О С одним из известных в измерительной технике способов.

384028

Составитель В. Иванов

Техред Т. Ускова

Редактор Т. Рыбалова

Корректор E. Денисова

Заказ 2143/2 Изд. М 1562 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2