Устройство для измерения нестацио-нарных температур

 

Союз Советскик

Социалистинесиик

Республик iii8344()8

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 14,09. 79 (21) 2815933/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 30.05.81 Бюллетень ¹20

Д; та опубликования описания 30 . 05. 8 1 (я)м. К..

6 01 К 7/14

1ЪеудлрстввнкыИ квтектет

СССР во лелем кзебретенкй и отерыткй (53 ) УД 1(536. 53 2 (088.8) (72) Автор изобретения

К.С.Семенистый

Физико-механический институт АН Украинской ССР (71) Заявитель г

1 (5") УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ

ТЕМПЕРАТУР

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в устройствах для нестационарнаго измерения температур.

Известно устройство для измерения тех нестационарных температур, в котором имеются блоки, осуществляющие коррекцию выходного сигнала термодатчика в режиме регулярного теплового процесса (1).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения вследствие того, что при работе с термодатчиками, имеющими частотный выходной сигнал, требуется предварительно преобразовать частоту в напрят5 жение. Введение дополнительного преобразователя усложняет устройство, увеличивает его основную погрешность .и поэтому .снижает точность измерения температуры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому р зультату к предлагаемому является устройство для

2 измерения нестационарных температур, содержащее частотный термодатчик, две схемы И, генератор опорной частоты, соединенный со счетным триггером,одиночный и нулевой выходы KotopQFG подключены к первым входам схемы И, причем выходы этих схем раздельно соединены со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, выход которого подключен к блоку цифровой индикации,и формирователь импульсов сброса, включенный между нулевым выходом триггера и установочным входом реверсивного счетчика (2 ).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения нестационарных температур, обусловленная инерционностью грименяемого частотного термодатчика, которая не может быть учтена применяемой измерительной схемой, Цель изобретения — повышение т чности измерения нестационарных температур.

11. од (3) (о+д ) ("+ ) 3 8344

Поставленная цель достигается тем,i что в устройство введены делитель частоты с управляемым коэффициентом деления и сумматор, причем один вход сумматора подключен к выходу частот5 ного термодатчика непосредственно, другой — через введенный делитель частоты, а выход сумматора соединен со вторым входом одной из схем И. !

На чертеже представлена блок-схе- щ ма предлагаемого устройства для измерения нестационарных температур.

Устройство содержит частотный термодатчик 1, делитель 2 частоты с управляемым коэффициентом деления, 15 сумматор 3, две схемы И 4 и 5, генератор 6 опорной частоты, счетный триггер 7,формирователь 8 импульса сброса, реверсивный счетчик 9 и блок 1О цифровой индикации; 20

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал термодатчика 1 поступает на первый вход схемы И 5, а также входы сумматора 3 и делителя 2 25 частоты, коэффициент деления которого выбирается равным отношению

К= ЪЪ1, Г где + — - показатель тепловой инерции 30 термодатчика; дй — времянной интервал.

На вторые входы схем 4 и 5 поr переменно поступают сигналы с единичного и нулевого выходов счЕтного триг- 35 гера 7, который. срабатывает от импульсов генератора 6 опорной частоты f

О

На выходах схем 4 и 5 образуются серии импульсов выходного сигнала термодатчика,,количество которых в 40 ,каждой серии равно

08 4 где Fö — выходная частота термодатчика 1 до воздействия на него температурного скачка.

На вычитающий вход счетчика 9 во втором такте измерения поступит М импульсов, где

В реверсивном счетчике 9 происходит процесс вычитания импульсов, в результате чего в блоке 10 цифровой индикации высвечивается цифра AN, пропорциональная измеряемому значению стационарной температуры йй=й1 йя.= о (4) При воздействии на термодатчик 1 некоторого скачка нарастающей температуры, выходная частота F(t) термодатчика изменяется по закону нарастающей экспоненты где A.F — приращенне выходной часто- ты термодатчика, вызванное воздействием температурного скачка.

Очевидно, после окончания переходного процесса значение выходной частоты термодатчика 1 будет равно (6)

В период регуляторного теплового режима за промежуток времени At на вход схемы 4 поступит N импульсов, количество которых определяется зависимостью

45 где F(t) — выходная частота термодатчика.

Цикл измерения температуры состоит из двух. рабочих тактов. В стационарном режиме, до момента воздействия

50 на термодатчик 1 температурного скачка, на вход реверсивного счетчика 9 череЬ схемы И 4 и 5 поступают серии импульсов, причем на вход сложения счетчика 9 за время 6t поступит Й импульсов где hf — приращение частоты термодатчика l.çà время b t.

Разность импульсов д Й, зафиксиI рованная реверсивным счетчиком 9 за два такта измерения температуры при этом равна (8)

Коэффициент пропорциональности определяется параметрами измерительного устройствя и значением ноказате834408

5 ля тепловой инерции термодатчика

1, так как д1 1

К 4 "о а также учитывается в счетчике 9 путем умножения результата счета на число, пропорциональное значению К 4.

Для воэможности работы устройства с частотным термодатчиком различной инерционности коэффициента деления К 1о делителя 2 частоты необходимо изменять прямопропорционально значению 1. корректируемого термодатчика.

Следовательно, уже за время

ЯфМ Греверсивный счетчик 9 подсчиР тывает количество импульсов àN, пропорциональное значению Г1 выходной частоты термодатчика 1,.которое в свою очередь пропорционально значению температуры скачка, воздействовавше- zp го на термодатчик 1. Результат счета высвечивается в блоке 10 цифровой индикации.

Сброс показаний счетчика 9 в "Нуль" осуществляется импульсом формирова- 25 теля 8, который срабатывает от заднего фронта импульса,.поступающего с нулевого входа счетного триггера 7. .Таким образом, значение Г4 выходной частоты термодатчика, соответству-30 ющее новому установившемуся значению температуры1образуется в устройстве за время 2 ht значительно меньшее значения С частотного термодатчика.

Известно, что экспоненциальный пе- з реходной процесс можно считать закончившимся с погрешностью 17 за время, равное 4,6 ". В предлагаемом устройстве время измерения температуры равно 2 д . Если значение коэффициента 4О деления К депителя 2 в устройстве выбрать равным, например К=50, то сокращение времени установления переходного процесса в данном случае составляет 45

4, 6 Г

= 2,3К = 2,3 50 115 раз

2 д

Следовательно, предлагаемое устройство позволяет существенно (не менее, чем на два порядка) сократить время измерения температуры нестационарного теплового процесса и повысить тем самым точность измерения нестационарных температур.

Формула изобретения

Устройство для измерения нестационарных температур, содержащее частотный термодатчик, две схемы И, генератор опорной частоты, соединенный со

Ф счетным триггером,:единичный и нулевой выходы которого подключены к первым входам схем И, причем выходы этих схем раздельно соединены со входами сложения и вычитания.„ реверсивного счетчика импульсов, выход которого подключен к блоку цифровой индикации, и формирователь импульса сброса, включенный между нулевым выходом триггера и установочным входом реверсивного счетчика, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повьг шения точности измерения, в него введены делитель частоты с управляемым коэффициентом деления и сумматор, причем один вход сумматора подключен к выходу частотного термодатчика непосредственно, другой-через введен-. ный делитель частоты, а выход сумматора соединен со вторым входом одной из схем И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 517812, кл. G 01 К 7/14, 1974.

2. Голенбо В.A. и др, Пьезокварцевые аналого-цифровые преобразователи температуры. Львов, "Вип1а школ;. 977, с,39-41 (прототип).

834408

Составитель В.Копаев

Редактор Е.Лушникова Техре Н.Бабурка Корректо

Заказ 4047/б1 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Ii3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал IIIIII Патент", г.ужгород, ул. Проектная,