Устройство для измерения температуры конденсации паров

 

Союз Советск их

Социапмстическии

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 24.06. 80 (21) 2943918/18-25 с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 15. 05 ° 82 Бюллетень Рй 18

Дата опубликования описания 15.05. 82 (51)М. Кл.

G 01 N 21/81

3Ьеударствеииый комитет

СССР (») УДK535.275 (088. 8) по аелаи изобретений н открытий (72) Азторы изобретения

Б. В. Радзиевский, В. И. Непогодин и . А. Лобачев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

КОНДЕНСАЦИИ ПАРОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в машиностроении для контроля влажности технологических атмосфер по температуре конденсации паров воды (точкй росы) в безмуфельных нагревательных агрегатах, а также в химической и газодобывающей промышленности для измерения температуры конденсации углеводородов.

Известно устройство для измерения .температуры конденсации паров, содержащее охладитель .с зеркалом и датчи-. ком температуры, источник света, фоторезистор, усилители и вторичный прибор J 1).

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для измерения температуры конденсации паров, содержащее полупроводниковый охладитель с установленными на нем зеркалом и датчиком температуры, источник света, последа. вательно соединенные фотореяистор и переменный резистор, общая точка которых соединена с входом предвари" тельного усилителя, источник калибра" ванного напряжения, дифференциальный усилитель мощности, первый вход ко.торого соединен с выходом предварительного усилителя, второй входс источником калиброванного напряжения, а выход - с полупроводниковым холодильником, детектор порогового напряжения, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход .- с первым входом схемы управления, один выход которой соединен с первым входом дифференциального усилителя мощности, а второй выход соединен с входом блока запоминания, выход которого соединен с вторичным прибором, вход которого соединен с датчиком температуры 2).

Недостатком известного устройства является низкая точность вследствие тога, что измерение температуры зеркала производится в переходном режи928206 ме, соответствующем моменту начала выпадения конденсата» При этом показания устройства вследствие инерции выпадения конденсата смещаются в область низких температур тем больше, чем ниже концентрация вещества, образующего конденсат.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия

Поставленная цель достигается тем, fÎ что в известное устройство для измерения температуры конденсации паров, содержащее полупроводниковый охладитель с установленными на нем зеркалом и датчиком температуры, источник з. света, последовательно соединенные фоторезистор и переменный резистор,. общая точка которых соединена с вхо" дом предварительного усилителя, источник калиброванного напряжения, 2î дифференциальный усилитель мощности, первый вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, второй вход - с источником калиброванного напряжения, а выход - с по- 2S . лупроводниковым охладителем, детектор порогового напряжения, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход - с первым входом схемы управления, один выход зо которой соединен с первым входом дифференциального усилителя мощности, а второй выход соединен с входом блока запоминания, выход которого соединен с вторичным прибором, вход которого соединен с датчиком температуры, введены дифференцирующее устройство и детектор рассогласования, через который вторичный прибор соединен со вторым входом схемы управления, третий вход которой соединен с выходом предварительного усилителя через диф. ференцирующее устройство.

На чертеже показана блок-схема устройства. )5 !

Устройство содержит полупроводниковый охладитель 1, на котором уста" новлены зеркало 2 и датчик температуры 3,. находящийся в тепловом контакте с зеркалом 2. Над зеркалом 2 уста- новлен источник света 4 и фоторезис" тор 5, соединенный последовательно с переменным резистором 6, выполненным, например, в виде дополнительного фоторезистора 7 с регулируемым источником света 8. Точка соединения. реэисторов 5 и 6 подсоединена ко входу предварительного усилителя 9, выход которого подсоединен одновременно к входу детектора порогового напряжения 10 и к первому входу дифференциального усилителя мощности 11. Выход дифференциального усилителя мощности

11 подсоединен к полупроводниковому охладителю 1, а второй вход - к источнику калиброванного напряжения 12.

Датчик температуры 3 соединен с вторичным прибором 13, связанным с блоком запоминания 14. В качестве блока запоминания может быть применен, например, элемент, размыкающий цепь балансирного двигателя вторичного прибора, Вход блока запоминания 14 подключен к выходу схемы управления 15, другой выход .которой подключен ко входу дифференциального усилителя мощности 11, Устройство снабжено диф-, ференцирующим устройством 16, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя 9, и детектором рассогласования 17, вход которого подключен к вторичному прибору 13.

Выходы детектора рассогласования 17, дифференцирующего устройства 16 и детектора порогового напряжения 10 подключены соответственно на второй, третий и первый входы схемы управле,ния 15.

Схема управления 15 может быть выполнена в виде электронных ключей:

Ф двухвходового 18 и одновходовых - переключающего !9 и размыкаюцего 20.

Устройство работает следующим образом.

После включения устройства в сеть питания на зеркале 2 конденсат отсутствует и в точке соединения фоторезисторов 5 и 7 и на входе предварительного усилителя 9 потенциал равен нулю. В случае, если этот потенциал по каким-либо причинам окажется отличным от нуля, в устройстве предусмотрена корректировка его путем изменения силы света or источника света 8.

При нулевом потенциале на входе предварительного усилителя 9, на его выходе и, следовательно, на первом входе дифференциального усилителя мощности 11, на входах детектора 10 и дифференцирующего устройства 16 потенциал равен нулю. Под действием потенциала от источника калиброванного напряжения 12 дифференциальный усилитель мощности 11 включает полный ток охлаждения зеркала 2, эа счет чего достигается большая скорость вы9282 хода устройства на режим измерения.

До тех пор, пока на зеркале 2 не выпадет конденсат, на выходе детектора порогового напряжения 10 и дифференцирующего устройства 16 устанавли- 5 вается логический нуль. Детектор рассогласования 17 Формирует на своем выходе логическую единицу в том случае, когда температура, измеренная датчиком температуры 3, отличается от показаний вторичного прибора 13, и логический нуль, когда их показания совпадают. Таким образом, в переходном режиме после включения устройства на выходе детектора рассогласо- 1 вания 17 в общем случае присутствует логическая единица. Эта логическая единица поступает на второй вход схе мы управления 15 и, пройдя через ключ

18, переключает ключ 19; Однако в 20 связи с отсутствием на других. входах схемы управления 15 сигнала на его выходах также сигналы отсутствуЬт. Отсутствие сигнала на выходах схемы управления 15 обеспечивает режим охлаж- 25 дения зеркала 2 и неизменность показаний вторичного прибора 13 (например, путем отключения питания балан-. сирного двигателя). В момент, когда температура зеркала достигает темпе- зо ратуры конденсации, на зеркало 2 выпадает конденсат, что приводит к изменению светового потока на фоторезистор 5 и, следовательно, к изменению потенциала на выходе предваритель ного усилителя 9 и на входах дифференциального усилителя мощности 11„ детектора порогового напряжения 10 и дифференцирующего устройства 16

Причем в начале осаждения переключе- 4р ние произойдет только в дифференцирующем устройстве 16, которое сформирует логическую единицу на выходе при наличии изменения сигнала на его входе. Такая функция обеспечивается диф- 45 ференцированием входного сигнала и выпрямлением полученной производной.

Таким образом, в начале осаждения конденсата на третьем входе схемы управления 15 такие появляется логичес- о кая единица, однако состояние сигнала на выходах не изменяется, так как сигнал не проходит через разомкнутые за". мыкающие элементы ключа 18, при .этом одновременно размыкаются контакты ключа 20.

По мере осаждения конденсата сигнал на выходе предварительного усилителя

06 6

9 возрастает до величины nopora срабатывания детектора порогового напря" жения 10.

Достижение напряжением на входе детектора порогового напряжения 10 величины порога срабатывания вызывает появление на его выходе логической единицы, однако состояние сигналов на выходах схемы управления 15 не изменится, так как и этот третий сигнал не пройдет на выход из-за того, что сигналом с третьего входа разомкнут ключ 20.

В момент, когда напряжение на вы- ходе предварительного усилителя 9 достигнет определенной величины, систе-. ма регулирования после нескольких ко" лебаний стабилизирует. слой конденсата и, следовательно, напряжение на выходе предварительного усилителя g, В тот же момент на выходе дифференцирующего устройства 16 логическая единица сменится на нуль, ключ 20 возвратится в исходное состояние и сиг" нал пройдет на ключ 19.

О Дальнейший путь сигнала завлит. от тоro, совпадет ли произведенное датчиком температуры 3- измерение с показаниями вторичного прибора 13 или нет. В случае несовпадения реэультатов измерения с показаниями сигнал с выхода детектора рассогласования 17, пройдя через ключ 18, воздействует на ключ 19 и логическая единица, поступившая на вход ключа 19, направляется на второй выход схемы управления 15, а затем на вход блока запоми" нания 14, который, например, замыкает цепь балансирного двигателя вторичного прибора 13. Балансирный двигатель получает питание. Стрелка вторичного прибора l3 начинает перемещаться в направлении измеряемого значения температуры конденсации. В момент, когда показания вторичного прибора 13 совпадают с измеряемым значением температуры конденсации, на выходе детектора рассогласования 17 и на входе блока запоминания 14 сигналы станут равными нулю и цепь балансирного двигателя вторичного прибора

13 размыкается, чем обеспечивается запоминание результата измерения. Одновременно сигнал поступает на первый выход схемы управления 15, переключает ключ 18 и, поступая на первый .вход дифференциального усилителя 11, полностью отключает ток охлаждения, 7

928206

8 включает ток обрат но го напра вления, обеспечивая интенсивный подогрев зеркала 2. В том случае, когда измерен-, ная температура совпадет с показаниями вторичного прибора 13, операция установления его показаний автоматически исключается. Ток нагрева включается сразу после стабилизации слоя конденсата.

Нагрев зеркала и начало испарения 10 конденсата вызывает появление логической единицы на выходах детектора . рассогласования 1,7 и дифференцирующего устройства 16.

Однако сигнал на выходах схемы уп- 15 равления 15 остается неизменным, так как логическая единица с выхода де-; тектора рассогласования 17 не проходит на ключ 19 из-за того, что размы. кающие контакты ключа 18 поддермива- зо ются в разомкнутом состоянии сигналом с выхода размыкающих контактов ключа 19. Сигнал с выхода дифференцирующего устройства 16 .воздействуя на ключ 20, отключает сигнал с детек- 25 тора порогового напряжения. При этом источником сигнала, поступающего на первый выход схемы управления 15 становится дифференцирующее устройство 16. Сигнал на его выходе, на зв первом выходе схемы управления 15 (и, соответственно, нагрев зеркала) сохраняется до полного испарения конденсата.

Изменение сигнала нй выходе детек- тора порогового напряжения 10 не передается на выход, так как сигналом с его третьего входа отключен ключ 20. . В момент> когда заканчивается испарение, сигналы на выходе дифферен- ц> цирующего устройства,16 и на выходах схемы управления 15 становятся равными нулю. Устройство приходит в ис" ходное состояние. Появление нулевого сигнала на первом выходе схемы управ- 4 ления 15 приводит к включению максимального тока охлаждения зеркала.

Цикл повторяется.

Изобретение позволяет выделить момент стабилизации слоя конденсата на поверхйости зеркала и измерять темпе- ратуру конденсации в установивыемся режиме, что повышает точность измерения. Одновременно использование схемы позволяет без снижения точности измерения проводить охлаждение и нагрев зеркала с максимальной скоростью, т.е. повысить быстродействие устройства. формула изобретения

Устройство для измерения температуры конденсации паров, содержащее полупроводниковый охладитель с установленными на нем зеркалом и датчиком температуры, источник света, последовательно соединенные фоторезистор и переменный резистор, общая точка которых соединена с входом предварительного усилителя, источник калиброванного напряжения, дифференциальный усилитель мощности, первый вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, второй вход с источником калиброванного напряжения, а выход - с полупроводниковым охладителем, детектор порогового напряжения, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход — с первым входом схемы управления, один выход которой соединен с первым входом дифференциального усилителя мощности, а второй выход соединен с входом блока запоминания, выход которого соединен с вторичным прибором, вход которого соединен с датчиком температуры, о т л и ч аю щ е е с я, тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, s него введены дифференцирующее устройство и детектор рассогласования, через который вторичный прибор соединен со вторым входом схемы управления, третий вход которой соединен с выходом предварительного усилителя через дифференцирующее устройство.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США Ю 3269185, кл. G 01 N 21/50, опублик. 1966.

2. Патент Франции Р 2324002, кл. G 01 N 21/81, опублик. 1977 (про„тотип).

f28206

Составитель А. Чурбаков

РедактоР В. Бобков ТехРед M. Рейвес Корректор А. Дзятко

Заказ 3226/54 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4