PL163472B1 - Sposób pomiaru parametrów środowiska wpływających na efektywność odprowadzania c,epła - Google Patents

Abstract

Sposób pomiaru parametrów środowiska wpływających na efektywność odprowadzania ciepła polegający na pomiarze napięcia na czujniki temperatury będącym w kontakcie z badanym środowiskiem, przy czym wartościom napięcia przyporządkowuje się odpowiednie wartości mierzonego parametru na podstawie charakterystyki uzyskanej drogą kalibracji, znamienny tym, żę jako czujnik wykorzystuje się duodiodę półprzewodnikową, w której do pierwszej diody (D1) doprowadza się prąd grzejny (Ig) o wartości zapewniającej powstanie we wnętrzu czujnika nadwyżki temperatury ponad temperaturę otoczenia, natomiast do drugiej diody (D2) doprowadza się ustalony prąd pomiarowy (Ip) i dokonuje się pomiaru napięcia (UP) na tej diodzie (D2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru parametrów środowiska wpływających na efektywność odprowadzania ciepła. Znajduje on zastosowanie do pomiaru np. ciśnienia, szybkość przepływu, zawartości zanieczyszczeń w gazie, przewodności cieplnej środowiska itp. tzn. we wszystkich tych przypadkach, gdy mierzony parametr należy do grupy tzw. wielkości energetycznych, których cechą wspólną jest to, że wpływają one na efektywność odprowadzania ciepła z czujnika będącego w kontakcie z badanym środowiskiem.

Wśród wielu sposobów pomiaru parametrów środowiska wpływających na efektywność odprowadzania ciepła znane są sposoby oparte na wykorzystaniu termistorów lub rezystorów platynowych. W pomiarach tych wykorzystuje się zależność rezystancji czujnika od temperatury jego wnętrza, czyli pośrednio od warunków jego chłodzenia, przy czym rozróżnić można dwa podejścia do tego zagadnienia: źródło ciepła i czujnik temperatury stanowią oddzielne elementy umieszczone w pewnej odległości od siebie lub też źródłem ciepła i jednocześnie czujnikiem temperatury jest ten sam element. W tym drugim przypadku pomiar z wykorzystaniem termistora może odbywać się w następujący sposób: czujnik termistorowy umieszcza się w kontakcie z badanym środowiskiem, którego parametr ma być mierzony i wywołuje się przepływ prądu w tym czujniku, który powoduje wzrost temperatury wnętrza termistora, w wyniku czego następuje wymiana ciepła pomiędzy czujnikiem i otaczającym go środowiskiem. Efektywność tej wymiany, a więc i temperatura wnętrza termistora zależy od parametru środowiska, który ma być mierzony, np. ciśnienia gazu. Pomiar wybranego parametru dokonuje się poprzez pomiar napięcia na czujniku termistorowym, który dla danego egzemplarza termistora w ściśle określony sposób zależy od temperatury jego wnętrza. Charakterystykę napięcia w funkcji mierzonego parametru uzyskuje się drogą kalibracji.

Sposób pomiaru parametrów środowiska wpływających na efektywność odprowadzania ciepła, polegający na pomiarze napięcia na czujniku temperatury będącym w kontakcie z badanym środowiskiem, przy czym wartościom napięcia przyporządkowuje się odpowiednie wartości mierzonego parametru na podstawie charakterystyki uzyskanej drogą kalibracji, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako czujnik wykorzystuje się duodiodę półprzewodnikową, w której do pierwszej diody doprowadza się prąd grzejny o wartości zapewniającej powstanie we wnętrzu czujnika nadwyżki temperatury ponad temperaturę otoczenia, natomiast do drugiej diody doprowadza się ustalony prąd pomiarowy i dokonuje się napięcia na tej diodzie.

Przy pomiarach parametrów środowiska wpływających na efektywność odprowadzania ciepła sposobem według wynalazku, napięcie mierzone na czujniku, którym jest duodioda półprzewodnikowa, zależy liniowo od temperatury wnętrza czujnika, co ułatwia przewidywanie zależności tego napięcia od parametrów będących obiektem pomiaru. Ponadto monokrystaliczna struktura czujnika zapewnia jego dużą trwałość i dobrą powtarzalność charakterystyk.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie zilustrowanym rysunkiem, który przedstawia schemat układu do pomiaru środowiska wpływających na efektywność odprowadzania ciepła.

Pomiaru wybranego parametru środowiska, który ma wpływ na efektywność odprowadzania ciepła, dokonuje się przy pomocy czujnika w postaci duodiody półprzewodnikowej, którą umieszcza się w badanym środowisku, np. w gazie, którego ciśnienie ma być mierzone. Pierwszą diodę D1 duodiody zasila się prądem grzejnym Ig o stosunkowo dużej wartości - takiej, która zapewnia nadwyżkę temperatury ponad temperaturę otoczenia. Do drugiej diody D2 natomiast doprowadza się prąd pomiarowy Ip i mierzy się na niej napięcie Up. Napięcie to jest zależne od temperatury wnętrza duodiody półprzewodnikowej. Temperatura ta z kolei zależy od warunków chłodzenia duodiody, a więc od tzw. wielkości energetycznej charakteryzującej środowisko, w którym umieszczona jest duodioda - w tym przypadku od ciśnienia gazu. Charakterystykę napięcia Up na drugiej diodzie D2 w funkcji ciśnienia gazu, w którym umieszczony jest czujnik w postaci duodiody półprzewodnikowej, uzyskuje się drogą kalibracji. W podobny sposób można pośrednio dokonywać przy pomocy duodiody półprzewodnikowej pomiaru np. poziomu cieczy w zbiorniku lub zawartości określonej substancji rozpuszczonej w wodzie

W szczególnym przypadku, przy braku prądu grzejnego, drugą diodę D2 duodiody można wykorzystywać do pomiaru temperatury otoczenia - podobnie jak termistor zasilany niewielkim prądem.

W celu zwiększenia dokładności pomiaru, zamiast pomiaru napięcia bezpośrednio na drugiej diodzie D2 duodiody, dokonuje się pomiaru napięcia różnicowego Upr występującego pomiędzy drugą diodą D2 duodiody a diodą pomocniczą D3, którą zasila się oddzielnie prądem odniesienia Id. Poprzez regulację prądu odniesienia Id napięcie różnicowe Upr można sprowadzić do wartości zerowej dla stanu parametru mierzonego uznanego za stan odniesienia, np. dla nominalnej wartości ciśnienia gazu.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie petentowe

   Sposób pomiaru parametrów środowiska wpływających na efektywność odprowadzania ciepła polegający na pomiarze napięcia na czujniki temperatury będącym w kontakcie z badanym środowiskiem, przy czym wartościom napięcia przyporządkowuje się odpowiednie wartości mierzonego parametru na podstawie charakterystyki uzyskanej drogą kalibracji, znamienny tym, że jako czujnik wykorzystuje się duodiodę półprzewodnikową, w której do pierwszej diody (D1) doprowadza się prąd grzejny (Ig) o wartości zapewniającej powstanie we wnętrzu czujnika nadwyżki temperatury ponad temperaturę otoczenia, natomiast do drugiej diody (D2) doprowadza się ustalony prąd pomiarowy (Ip) i dokonuje się pomiaru napięcia (Up) na tej diodzie (D2).