PL169592B1 - Układ miernika gęstości strumienia ciepła - Google Patents

Abstract

Układ miernika gęstości strumienia ciepła, posiadający czujniki mierzące temperaturę w wielu punktach, które są połączone z blokiem przetwarzania sygnałów, oraz wyświetlacz, znamienny tym, że wyjścia dwóch czujników (1 i 2) umieszczonych jeden nad drugim w sąsiedztwie powierzchni badanej, oraz wyjście trzeciego czujnika (3) mierzące temperaturę otoczeniapołączone są poprzez układy dopasowujące z wejściami liczników częstotliwości (9 i 10), których wyjścia dołączone są oddzielnie do dwóch wejść sygnałowych przełącznika (16) o wyjściu dołączonego do wejść wskaźnika (17) cyfrowego, a ponadto wyjścia tych liczników połączone są przez szeregowe połączenie układu dzielącego (14) i układu mnożącego (15) z trzecim wejściem wspomnianego przełącznika (16).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ miernika gęstości strumienia ciepła, znajdujący zastosowanie zwłaszcza przy pomiarach strat cieplnych w instalacjach grzewczych oraz pomiarach temperatur objętych normowaniem.

W praktyce do pomiarów gęstości strumienia ciepła najczęściej stosuje się mierniki temperatur, które bezpośrednio mierzą jedynie temperatury w wielu punktach pomiarowych, natomiast informacja o gęstości strumienia ciepła otrzymywana jest na drodze odpowiednich obliczeń. Większość tych mierników zaopatrzonajest w szereg czujników temperatury połączonych z wejściem układu przetwarzania sygnałów, którego wyjście dołączone jest do wskaźnika cyfrowego. Przykładowo znany jest z polskiego opisu patentowego nr 146 589 miernik temperatury, w postaci wielosondowego termometru cyfrowego. Jego głowice pomiarowe zaopatrzone w czujniki połączone są z wejściem bloku przetwarzania sygnałów posiadającego zespół przełączników i układ wejściowy. Przy czym wyjście tego bloku przetwarzania dołączone jest poprzez przetwornik analogowo-cyfrowy z wejściami sygnałowymi wskaźnika cyfrowego. Znany jest tez z polskiego opisu patentowego nr 155 070 układ do pomiaru temperatur w wielu punktach pomiarowych, lub tez elektroniczny termometr wielosondowy opisany w polskim zgłoszeniu wynalazku nr P 270 090 (BUP 14/89). Ich wspólną cechą jest posiadanie w wielu punktach pomiarowych czujników temperatury, połączonych z blokiem przetwarzania sygnałów, którego wyjście jest połączone z wyświetlaczem. Wadą tych mierników jest ich jednostroność funkcjonalna umożliwiająca jedynie dokładny pomiar temperatury w wąskim zakresie. Natomiast pomiar gęstości strumienia ciepła wymaga zestawienia rozbudowanego układu pomiarowego i dokonania odpowiednich przeliczeń, przy czym otrzymany wynik gęstości strumienia ciepła jest obarczony wysokimi błędami.

Celem wynalazku jest zbudowanie miernika, który oprócz pomiaru temperatur płaszcza konstrukcji i otoczenia dokonuje pomiaru strat cieplnych w jednostkach [W/m²].

Istotą miernika według wynalazku jest to, że wyjścia dwóch czujników umieszczonych w przewodzącej obudowie jeden nad drugim w sąsiedztwie powierzchni badanej, oraz wyjście trzeciego czujnika mierzącego temperaturę otoczenia połączone są poprzez układy dopasowujące z wejściami liczników częstotliwości. Wyjścia tych liczników połączone są z wejściami sygnałowymi: układu porównania temperatur i bramkowego licznika czasu. Wyjścia tego układu porównania temperatur i bramkowego licznika czasu połączone są z wejściami układu dzielącego wartości jego sygnałów wejściowych. Przy czym wyjście tego układu dzielącego jest połączone

169 592 z jednym z wejść sygnałowych przełącznika poprzez układ mnożący sygnał wejściowy przez współczynnik proporcjonalności uzyskiwany w toku wzorcowania. Natomiast wyjście przełącznika jest dołączone do wejścia wskaźnika zobrazowującego mierzone wielkości. Korzystnie jest, jeśli układ dopasowujący składa się z szeregowego połączenia generatora, sumatora i sterownika kontrolującego proces pomiaru. Korzystnym jest też, jeśli jedno z wejść każdego sumatora połączone jest z wyjściami termostabilizowanego generatora odniesienia, co powoduje obniżenie częstotliwości przetwarzanych sygnałów.

Korzystnym skutkiem miernika według wynalazku jest umożliwienie pomiaru gęstości strumienia ciepła w sposób bezpośredni jak i znaczny wzrost szybkości, czułości, rozdzielczości i dokładności przeprowadzonych pomiarów temperatury w wielu punktach.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono schemat blokowy układu miernika gęstości strumienia ciepła.

Miernik posiada trzy czujniki kwarcowe. Pierwszy czujnik kwarcowy 1 wraz z drugim czujnikiem 2 umieszczone są w sąsiedztwie powierzchni badanej, jeden nad drugim mierząc temperatury zmieniające się wzdłuż osi prostopadłej do tej powierzchni. Takie umieszczenie i odpowiednie przetworzenie sygnałów z tych czujników pozwala na śledzenie strat cieplnych zgodnie z prawem Fouriera. Trzeci czujnik kwarcowy 3 umieszczony swobodnie w odległości

I m od powierzchni badanej mierzy temperaturę otoczenia. Sygnały z wyjścia tych czujników podane są poprzez oddzielne trzy generatory, na pierwsze wejścia trzech sumatorów 4, 5, i 6, w których odejmuje się od częstotliwości sygnału częstotliwość generatora 7 termostabilizowanego, co ułatwia dalszą obróbkę sygnałów pochodzących z czujników. Sygnały wyjściowe pierwszego sumatora 4 i drugiego sumatora 5 podawane są na wejścia pierwszego licznika częstotliwości 9 przez sterownik 8 z pamięcią sterujący procesem pomiaru kontrolując cały czas temperaturę czujnika 1 położonego bliżej płaszcza izolacji. W chwili ustabilizowania się jego temperatury inicjuje on pomiar temperatur drugiego czujnika 2 usytuowanego nad czujnikiem pierwszym w dwóch różnych chwilach czasu. Sygnał z trzeciego sumatora 6 podawany jest również przez wspomniany sterownik na drugi licznik częstotliwości 10. Przy czym obydwa liczniki zliczają impulsy w czasie wyznaczonym przez termostabilizowany kwarcowy generator

II podstawy czasu. Sygnały z wyjść tych liczników kierowane są do jednego z wejść układu porównania temperatur 12, oraz do jednego z wejść bramkowego licznika czasu 13. Sygnały wyjścia układu porównania temperatur 12 oraz z bramkowego licznika czasu 13 podawane są na wejścia układu dzielącego 14. Sygnał wynikający z podzielenia sygnałów wejściowych przesyłany jest do wejścia układu mnożącego 15, w którym następuje mnożenie sygnału wejściowego przez współczynnik proporcjonalności uzyskiwany w toku wzorcowania, dając sygnał odpowiadający gęstości strumienia ciepła, który podawany jest na trzecie wejście sygnałowe przełącznika 16, na którego dwa pozostałe wejścia podawane są sygnały z wyjścia pierwszego 91 drugiego 10 licznika częstotliwości. Sygnał z wyjścia przełącznika 16 podawany jest na wejście wskaźnika zobrazowującego 17, przy czym w zależności od położenia tego przełącznika zobrazowywane są temperatury: płaszcza izolacji, otoczenia lub gęstości strumienia ciepła wielkości strat cieplnych [W/m“].

169 592

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ miernika gęstości strumienia ciepła, posiadający czujniki mierzące temperaturę w wielu punktach, które są połączone z blokiem przetwarzania sygnałów, oraz wyświetlacz, znamienny tym, że wyjścia dwóch czujników (1 i 2) umieszczonych jeden nad drugim w sąsiedztwie powierzchni badanej, oraz wyjście trzeciego czujnika (3) mierzące temperaturę otoczenia połączone są poprzez układy dopasowujące z wejściami liczników częstotliwości (9 i 10), których wyjścia dołączone są oddzielnie do dwóch wejść sygnałowych przełącznika (16) o wyjściu dołączonego do wejść wskaźnika (17) cyfrowego, a ponadto wyjścia tych liczników połączone są przez szeregowe połączenie układu dzielącego (14) i układu mnożącego (15) z trzecim wejściem wspomnianego przełącznika (16).
2. 2. Miernik według zastrz. 1, znamienny tym, że układ dopasowujący składa się z szeregowego połączenia generatora, sumatora (4 lub 5 lub 6) i sterownika (8).
3. 3. Miernik według zastrz. 1, znamienny tym, że jedno z wejść każdego wspomnianego sumatora połączone jest z wyjściami termostabilizowanego generatora (7) odniesienia.