RU2060477C1 - Burning calorimeter - Google Patents

Burning calorimeter Download PDF

Info

Publication number
RU2060477C1
RU2060477C1 RU93011580A RU93011580A RU2060477C1 RU 2060477 C1 RU2060477 C1 RU 2060477C1 RU 93011580 A RU93011580 A RU 93011580A RU 93011580 A RU93011580 A RU 93011580A RU 2060477 C1 RU2060477 C1 RU 2060477C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
inputs
temperature sensor
group
Prior art date
Application number
RU93011580A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93011580A (en
Inventor
Л.Б. Машкинов
В.В. Батылин
К.А. Бабаян
Ю.И. Костин
М.Н. Штейнберг
Original Assignee
Институт структурной макрокинетики РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт структурной макрокинетики РАН filed Critical Институт структурной макрокинетики РАН
Priority to RU93011580A priority Critical patent/RU2060477C1/en
Publication of RU93011580A publication Critical patent/RU93011580A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2060477C1 publication Critical patent/RU2060477C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement of power of pulse heat release. SUBSTANCE: burning calorimeter has massive unit, working and standard calorimetric cells with calorimetric bombs arranged in them, differential measuring thermal battery, thermostated envelope with temperature sensor and heater arranged in it, additional temperature sensor, amplifier, analog-to-digital converter, scaling unit, processing and control unit, permit signal shaping unit and temperature control unit. Temperature sensor is located in passive thermostat having thermal time constant no less than time constant of massive unit. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам регистрации импульсных тепловыделений и может найти применение в приборостроении, материаловедении, химической физике и других областях науки и техники. The invention relates to a device for recording pulsed heat and can find application in instrumentation, materials science, chemical physics and other fields of science and technology.

Известен калориметр сжигания, содержащий две идентичные микробомбы с измерительными термобатареями и нагревателями поджига, выполненным в виде электрических спиралей, помещенные в термостатируемую калориметрическую оболочку, усилитель, вычитающее устройство и интегратор [1]
Недостатком этого устройства является большая длительность и недостаточно высокая точность измерений. Кроме того, требуется длительное время на подготовку к измерениям.
Known combustion calorimeter containing two identical microbombs with measuring thermopiles and ignition heaters made in the form of electric spirals, placed in a thermostatic calorimetric shell, amplifier, subtractor, and integrator [1]
The disadvantage of this device is its long duration and insufficiently high measurement accuracy. In addition, it takes a long time to prepare for measurements.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является калориметр сжигания, содержащий рабочую и опорную калориметрические ячейки с размещенными в них калориметрическими бомбами, дифференциальную измерительную термобатарею и массивный блок, помещенные в термостатируемую оболочку с размещенными в ней также датчиком температуры и нагревателем, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок масштабирования, блок обработки и управления, и блок терморегулирования, соединенный с датчиком температуры и нагревателем термостатируемой оболочки [2]
Измерительная термобатарея подключена к усилителю, соединенному с блоком масштабирования, задающим коэффициент передачи усилителя, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку обработки и управления.
The closest to the invention in technical essence is a combustion calorimeter containing a working and supporting calorimetric cells with calorimetric bombs placed in them, a differential measuring thermo-battery and a massive block placed in a thermostatic shell with a temperature sensor and heater placed in it, an amplifier, analog-to-digital a converter, a scaling unit, a processing and control unit, and a temperature control unit connected to a temperature sensor and a thermostat heater iruemoy shell [2]
The measuring thermopile is connected to an amplifier connected to a scaling unit that sets the gain of the amplifier, the output of which is connected via an analog-to-digital converter to the processing and control unit.

Блок терморегулирования содержит задатчик температуры, усилитель и регулятор мощности, при этом задатчик температуры включен встречно по полярности сигналу датчика температуры термостатируемой оболочки и последовательно с ним ко входу усилителя, выход которого через регулятор мощности подключен к нагревателю термостатируемой калориметрической оболочки. The temperature control unit contains a temperature controller, an amplifier and a power controller, while the temperature controller is turned opposite to the signal of the temperature sensor of the thermostatted shell and in series with it to the amplifier input, the output of which through the power controller is connected to the heater of the thermostatic calorimetric shell.

Недостатком известного устройства является длительное время выхода калориметра на рабочий режим из-за "завышенного" уровня температуры термостатирования по отношению к температуре окружающей среды, обусловленного необходимостью обеспечения надежной работы терморегулятора при любых возможных перепадах окружающей температуры в процессе работы. A disadvantage of the known device is the long time for the calorimeter to reach the operating mode due to the "elevated" level of temperature control in relation to the ambient temperature, due to the need to ensure reliable operation of the temperature controller at any possible differences in ambient temperature during operation.

В [2] температура калориметра превышает уровень максимально возможной рабочей температуры помещения. Например, если последняя может колебаться в пределах от 17 до 32оС, то температуру термостатирования выбирают на 5 10оС выше верхнего предела указанного диапазона, т.е. 37 42оС. Следовательно, температура калориметрической бомбы с веществом, которая подготавливается к работе вне калориметра, может отличаться от температуры термостатирования на 5 17оС. Это обуславливает различную длительность переходного процесса выравнивания температур калориметрической ячейки и бомбы после внесения последней в калориметр, что увеличивает время измерения, делает его неодинаковым и зависящим от температуры окружающей среды.In [2], the temperature of the calorimeter exceeds the maximum possible operating temperature of the room. For example, if the latter can range from 17 to 32 ° C, the incubation temperature is selected by 5 10 ° C above the upper limit of this range, i.e., 37 42 C. Consequently, the temperature of the calorimeter bomb with a substance, which is prepared for the calorimeter may differ from the incubation temperature on May 17 C. This leads to different duration of the transient temperature equalization process bomb calorimeter cell and after the last calorimeter in that increases the measurement time, makes it uneven and dependent on the ambient temperature.

Еще одним недостатком известного устройства является недостаточно высокая точность и ограниченная производительность при измерении тепловых мощностей. Another disadvantage of the known device is not high enough accuracy and limited performance when measuring thermal capacities.

Это обусловлено тем, что в устройстве использован метод задания фиксированных коэффициентов усиления измерительного тракта усилителя, зависящий непосредственно от выбранного оператором диапазона измерений. This is due to the fact that the device uses the method of setting fixed amplification factors of the measuring path of the amplifier, which depends directly on the measurement range chosen by the operator.

При этом выбор указанного диапазона носит субъективный характер. В случае выделения в ходе опыта заранее неизвестного количества теплоты, а также при непрерывно выбранной шкале возможна либо перегрузка измерительного тракта (бракованные измерения), либо недостаточность его коэффициента усиления, приводящая к снижению точности регистрируемых параметров. Moreover, the choice of this range is subjective. In the event that a previously unknown amount of heat is released during the experiment, as well as with a continuously selected scale, either an overload of the measuring path (defective measurements) or the insufficiency of its gain, which leads to a decrease in the accuracy of the recorded parameters, is possible.

Вместе с тем, большой разброс амплитуд измеряемых импульсов тепла даже в пределах одного диапазона приводит к возрастанию относительной погрешности измерений, а также к увеличению времени измерения из-за необходимости установки порога отсечки на минимальном уровне. At the same time, a large spread in the amplitudes of the measured heat pulses even within the same range leads to an increase in the relative measurement error, as well as to an increase in the measurement time due to the need to set the cutoff threshold at a minimum level.

Вышеуказанные недостатки приводят к снижению функциональной надежности известного калориметра и, как следствие, уменьшению его производительности и точности при измерении тепловых мощностей. The above disadvantages lead to a decrease in the functional reliability of the known calorimeter and, as a consequence, to a decrease in its performance and accuracy in measuring thermal capacities.

Цель изобретения повышение быстродействия, точности и производительности калориметра сжигания. The purpose of the invention is the increase in speed, accuracy and performance of the combustion calorimeter.

Цель достигается тем, что в известный калориметр сжигания введены блок формирования сигналов разрешения и дополнительный датчик температуры, размещенный в пассивном термостате, имеющем тепловую постоянную времени не менее постоянной времени массивного блока, при этом выход аналого-цифрового преобразователя подключен к блоку формирования сигналов разрешения, два выхода которого подключены к входам блока обработки и управления, выход которого соединен с информационным выходом блока масштабирования, а дополнительный датчик температуры включен последовательно в цепь задатчика температуры и датчика температуры термостатируемой оболочки и встречно последнему по полярности сигнала. The goal is achieved in that a resolution signal generation block and an additional temperature sensor are inserted in a known burning calorimeter, which is located in a passive thermostat with a thermal time constant of at least a massive block time constant, while the output of the analog-to-digital converter is connected to a resolution signal generation block, two the output of which is connected to the inputs of the processing and control unit, the output of which is connected to the information output of the scaling unit, and an additional temperature sensor s connected in series in circuit temperature set point and a thermostatic sensor and shell last counter signal polarity.

Кроме того, блок формирования сигнала разрешения содержит сумматор, первый, второй и третий регистры, первую и вторую схемы сравнения, коммутатор, задатчик кода и схему управления, при этом выход задатчика кода соединен с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого подключена к выходам коммутатора и соединена с информационными входами третьего регистра, выходы которого соединены с первой группой входов второй схемы сравнения, вторая группа входов которой соединена со второй группой входов первой схемы сравнения, а также с информационными входами второго регистра и второй группой входов коммутатора, и подключена к входу блока формирования сигналов разрешения, выходы второго регистра соединены с первой группой входов коммутатора, выходы сумматора соединены с информационными входами первого регистра, выходы которого соединены с первой группой входов первой группы сравнения, выход которой соединен с первым входом схемы управления, второй вход которого подключен к выходу второй схемы сравнения и одному из выходов блока формирования сигналов разрешения, управляющие входы первого и третьего регистров объединены и подключены к третьему выходу схемы управления, второй выход которого соединен с управляющим входом второго регистра, а первый выход схемы управления соединен с управляющим входом коммутатора и подключен к другому выходу блока формирования сигналов разрешения. In addition, the resolution signal generating unit comprises an adder, first, second and third registers, first and second comparison circuits, a switch, a code master and a control circuit, while the output of the code master is connected to the first group of inputs of the adder, the second group of inputs of which are connected to the outputs switch and connected to the information inputs of the third register, the outputs of which are connected to the first group of inputs of the second comparison circuit, the second group of inputs of which is connected to the second group of inputs of the first comparison circuit, and with the information inputs of the second register and the second group of inputs of the switch, and connected to the input of the block for generating permission signals, the outputs of the second register are connected to the first group of inputs of the switch, the outputs of the adder are connected to the information inputs of the first register, the outputs of which are connected to the first group of inputs of the first comparison group the output of which is connected to the first input of the control circuit, the second input of which is connected to the output of the second comparison circuit and to one of the outputs of the resolution signal generation unit I, the control inputs of the first and third registers are combined and connected to the third output of the control circuit, the second output of which is connected to the control input of the second register, and the first output of the control circuit is connected to the control input of the switch and connected to another output of the resolution signal generation block.

Схема управления при этом содержит элемент И, делитель, элемент ИЛИ, триггер и элемент задержки, причем вход делителя соединен с первым входом элемента ИЛИ и подключен к первому входу схемы управления, второй вход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с третьим выходом схемы управления, первый выход которого подключен к выходу элемента И, первый вход которого подключен к выходу делителя и соединен с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, а также вторым выходом схемы управления. The control circuit includes an AND element, a divider, an OR element, a trigger and a delay element, the input of the divider being connected to the first input of the OR element and connected to the first input of the control circuit, the second input of which is connected to the second input of the OR element, the output of which is through the delay element connected to the third output of the control circuit, the first output of which is connected to the output of the element And, the first input of which is connected to the output of the divider and connected to the input of the trigger, the output of which is connected to the second input of the element And, as well as the second Exit control circuit.

На фиг. 1 приведена структурная схема калориметра сжигания; на фиг. 2 показана функциональная схема блока формирования сигналов разрешения; на фиг. 3 показана функциональная схема узла управления. In FIG. 1 is a structural diagram of a combustion calorimeter; in FIG. 2 shows a functional block diagram of the formation of resolution signals; in FIG. 3 shows a functional diagram of a control unit.

Калориметр сжигания содержит массивный блок 1, рабочую 2 и эталонную 3 калориметрические ячейки с устанавливаемыми в них калориметрическими бомбами 4, 5, дифференциальную измерительную термобатарею 6, термостатируемую оболочку 7 с размещенными в ней также датчиком температуры 8 и нагревателем 9, дополнительный датчик температуры 10, усилитель 11, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, блок 13 масштабирования, блок обработки и управления 14, блок 15 формирования сигналов разрешения и блок 16 терморегулирования. Блок 15 формирования сигналов разрешения содержит сумматор 17, первый, второй и третий регистры 18 20, коммутатор 21, задатчик 22 кодов, схемы 23, 24 сравнения, схему 25 управления, содержащую делитель 26, элемент ИЛИ 27, элемент задержки 28, триггер 29, элемент И 30. The combustion calorimeter contains a massive block 1, a working 2 and a reference 3 calorimetric cells with the calorimetric bombs 4, 5 installed in them, a differential measuring thermopile 6, a thermostatic shell 7 with a temperature sensor 8 and a heater 9, an additional temperature sensor 10, an amplifier 11, an analog-to-digital converter (ADC) 12, a scaling unit 13, a processing and control unit 14, a resolution signal generation unit 15, and a temperature control unit 16. Block 15 generating permission signals contains an adder 17, first, second and third registers 18 20, a switch 21, a code generator 22, a comparison circuit 23, 24, a control circuit 25 containing a divider 26, an OR element 27, a delay element 28, a trigger 29, element AND 30.

Блок 16 терморегулирования содержит задатчик 31 температуры, усилитель 32, регулятор 33 мощности. The temperature control unit 16 includes a temperature setter 31, an amplifier 32, a power regulator 33.

Для исключения влияния резких изменений температуры окружающей среды на температуру термостатирования, способных привести к возникновению градиентов температуры в массивном блоке 1 и, как следствие, возникновению сигнала разбаланса в дифференциальной измерительной термобатарее 6, дополнительный датчик температуры 10 конструктивно размещен в пассивном термостате 34, имеющем тепловую постоянную времени τ не менее постоянной времени массивного блока. To exclude the influence of sudden changes in ambient temperature on the temperature of temperature control, which can lead to temperature gradients in the massive block 1 and, as a result, the appearance of an unbalance signal in the differential measuring thermopile 6, an additional temperature sensor 10 is structurally placed in the passive thermostat 34, which has a thermal constant time τ is not less than the time constant of a massive block.

Термостат 34 может представлять собой металлическую болванку, заключенную в оболочку, выполненную из материала с низкой теплопроводностью. The thermostat 34 may be a metal plate enclosed in a shell made of a material with low thermal conductivity.

Выбор τ обеспечивает идентичность тепловой мощности терморегулятора калориметра тепловому потоку, идущему через термостатирующую оболочку калориметра в окружающую среду при естественном следовании его температуры за изменением температуры окружающей среды. The choice of τ ensures that the thermal power of the calorimeter temperature regulator is identical to the heat flux passing through the thermostatic shell of the calorimeter into the environment when its temperature naturally follows the change in ambient temperature.

При этом, если инерционность датчика 10 соизмерима с постоянной времени калориметра, то, как показали проведенные экспериментальные исследования, не вносятся динамические возмущения в калориметрический блок, отличные от тех, которые обеспечивает конструкция термостата калориметра. Moreover, if the inertia of the sensor 10 is commensurate with the time constant of the calorimeter, then, as the experimental studies have shown, dynamic disturbances are not introduced into the calorimetric unit, other than those provided by the design of the calorimeter thermostat.

Калориметр сжигания работает следующим образом. The combustion calorimeter works as follows.

Задатчиком 31 температуры блока 16 терморегулирования устанавливается сигнал, соответствующий требуемой разности температур калориметрической термостатируемой оболочки 7 и окружающей среды, например 5 10оС.The temperature setter 31 of the temperature control unit 16 sets a signal corresponding to the required temperature difference of the calorimetric thermostatically controlled shell 7 and the environment, for example 5 10 about C.

После включения калориметра термостатируемая оболочка 7 нагревается до температуры, установленной задатчиком 31, которая поддерживается на этом уровне за счет работы блока 16 терморегулирования с датчиком 8 температуры и нагревателем 9, отслеживая изменения усредненной температуры окружающей среды за счет включения дополнительного датчика 10 температуры окружающей среды. After the calorimeter is turned on, the thermostatic casing 7 is heated to the temperature set by the setpoint 31, which is maintained at this level due to the operation of the temperature control unit 16 with the temperature sensor 8 and heater 9, monitoring changes in the average ambient temperature due to the inclusion of an additional ambient temperature sensor 10.

Для проведения измерений теплот калориметрическую бомбу 4 с исследуемым веществом помещают в рабочую ячейку 2 калориметра и после достижения температурного равновесия при помощи нагревателя поджига (на схеме не показан) инициируют исследуемый процесс. Электрический сигнал измерительной термобатареи 6, пропорциональный тепловому потоку, усиливается усилителем 11, коэффициент передачи которого определяется кодом, поступающим из блока 14 обработки и управления. Указанный код, воздействуя на информационные входы блока 13 масштабирования, реализованного, например, в виде цифроаналогового преобразователя, обеспечивает задание и, соответственно, изменение коэффициента передачи усилителя 11. To conduct heat measurements, a calorimetric bomb 4 with the test substance is placed in the working cell 2 of the calorimeter and, after reaching temperature equilibrium, the process under investigation is initiated using the ignition heater (not shown in the diagram). The electrical signal of the measuring thermopile 6, proportional to the heat flux, is amplified by an amplifier 11, the transmission coefficient of which is determined by a code coming from the processing and control unit 14. The specified code, acting on the information inputs of the scaling unit 13, implemented, for example, in the form of a digital-to-analog converter, provides a task and, accordingly, a change in the transfer coefficient of the amplifier 11.

Выходное напряжение усилителя 11 поступает на вход преобразователя 12, осуществляющего периодическое преобразование аналогового сигнала в цифровой код. Этот код поступает на информационные входы блока 15 формирования сигналов разрешения, осуществляющего отслеживание изменений калориметрического сигнала с целью стабилизации его амплитуды путем изменения коэффициента передачи по цепи обратной связи. The output voltage of the amplifier 11 is supplied to the input of the Converter 12, which periodically converts the analog signal into a digital code. This code is fed to the information inputs of the resolution signal generation block 15, which monitors changes in the calorimetric signal in order to stabilize its amplitude by changing the transmission coefficient of the feedback circuit.

Коэффициент передачи при этом имеет максимальную величину, рассчитанную на наименьшую из амплитуд тепловыделений, регистрируемых калориметром, и в дальнейшем может автоматически уменьшаться, достигая минимального значения при наибольшей из регистрируемых калориметром амплитуд тепловыделений. In this case, the transfer coefficient has a maximum value calculated for the smallest of the amplitudes of heat release recorded by the calorimeter, and in the future it can automatically decrease, reaching a minimum value with the largest of the amplitudes of heat release recorded by the calorimeter.

При импульсном выделении тепла в калориметре происходит возрастание амплитуды электрического сигнала. В случае, если амплитуда электрического сигнала превысит некоторое начальное пороговое значение, определяемое чувствительностью калориметра, осуществляется скачкообразное уменьшение коэффициента передачи усилителя. With pulsed heat in the calorimeter, the amplitude of the electric signal increases. If the amplitude of the electric signal exceeds a certain initial threshold value determined by the sensitivity of the calorimeter, an abrupt decrease in the gain of the amplifier is carried out.

Приведенный алгоритм функционирования при увеличении выделяемого тепла в калориметре и соответствующем возрастании амплитуд электрического сигнала повторяется вплоть до достижения возможной предельно pегистpиpуемой калориметром амплитуды тепловыделений. The given functioning algorithm with an increase in the heat generated in the calorimeter and a corresponding increase in the amplitudes of the electric signal is repeated until a possible maximum heat-release amplitude is recorded by the calorimeter.

Отслеживание изменений амплитуды калориметрического сигнала при этом осуществляется следующим образом. Tracking changes in the amplitude of the calorimetric signal in this case is as follows.

В исходном состоянии в регистрах 18 20, делителе 26 схемы 25 управления блока формирования сигналов разрешения 15 записаны нули. Нулевой потенциал с выхода элемента И 30 схемы 25 управления через коммутатор 21 подключает выход преобразователя 12 к второй группе входов сумматора 17. In the initial state, in the registers 18 20, the divider 26 of the control circuit 25 of the resolution signal generation block 15, zeros are recorded. The zero potential from the output of the element And 30 of the control circuit 25 through the switch 21 connects the output of the Converter 12 to the second group of inputs of the adder 17.

Поступающий код с выхода АЦП 12 складывается в сумматоре 17 с кодом величины шага дискретизации уровня усиления, который задан задатчиком 22 кодов. The incoming code from the output of the ADC 12 is added to the adder 17 with the code of the magnitude of the sampling step of the gain level, which is set by the code generator 22.

В регистр 18 при этом записывается (сигнал на схеме не показан) код суммы начального нулевого значения анализируемой величины и величины шага дискретизации, которая задает начальный пороговый уровень диапазона изменения калоpиметpического сигнала на выходе усилителя 11. In this case, the code of the sum of the initial zero value of the analyzed value and the value of the sampling step, which sets the initial threshold level of the range of variation of the calorimetric signal at the output of amplifier 11, is written to the register 18 (signal not shown).

При достижении анализируемой величиной начального порогового уровня на выходе схемы 23 сравнения формируется сигнал равенства или превышения кода, поступающего с выхода АЦП 12, со значением кода, накопленного в регистре 18. When the analyzed value reaches the initial threshold level at the output of the comparison circuit 23, an equal or excess code signal is generated from the output of the ADC 12 with the value of the code accumulated in the register 18.

Сформированный сигнал с выхода схемы сравнения 23 поступает в делитель 26 и через элементы ИЛИ 27 и задержки 28 записывает во второй 20 и первый 18 регистры, соответственно, код текущего значения анализируемой величины, а также суммарное значение кода текущей величины и величины шага дискретизации. The generated signal from the output of the comparison circuit 23 enters the divider 26 and, through the OR elements 27 and delays 28, writes to the second 20 and first 18 registers, respectively, the code of the current value of the analyzed value, as well as the total code value of the current value and the value of the sampling step.

Далее процесс повторяется в соответствии с приведенным алгоритмом, при этом в регистры 18 и 20 записываются, в соответствии с возрастанием амплитуды калориметрического сигнала, новые значения параметров. Next, the process is repeated in accordance with the above algorithm, while new values of the parameters are recorded in the registers 18 and 20, in accordance with the increase in the amplitude of the calorimetric signal.

При появлении очередного, n-го сигнала, сформированного на выходе схемы сравнения 23, количественно равного заданному коэффициенту n делителя 26, происходит по заднему фронту сигнала переключение триггера 29 (например, D-триггер, при этом информационный вход подключается к лог. единице) в единичное состояние. When the next, n-th signal appears, which is generated at the output of the comparison circuit 23, quantitatively equal to the given coefficient n of the divider 26, the trigger 29 switches along the trailing edge of the signal (for example, the D-trigger, while the information input is connected to the log unit) in single state.

При переключении триггера 29 в регистр 19 записывается с выхода АЦП 12 и запоминается величина, соответствующая минимальному пороговому уровню. When the trigger 29 is switched to the register 19, it is recorded from the output of the ADC 12 and the value corresponding to the minimum threshold level is stored.

Указанное значение минимального порогового уровня при появлении сигала на выходе элемента И 30 схемы управления 25 подается на выходы коммутатора 21 и записывается в регистры 18, 20 сигналом с выхода элемента ИЛИ 27, задержанным на элементе задержки 28 на время переходных процессов в делителе 26, элементе И 30 и коммутаторе 21. The specified value of the minimum threshold level when a signal appears at the output of the AND element 30 of the control circuit 25 is supplied to the outputs of the switch 21 and is recorded in registers 18, 20 by the signal from the output of the OR element 27, delayed by the delay element 28 for the duration of transients in the divider 26, the And element 30 and switch 21.

Вместе с тем следует отметить, что сформированный на выходе элемента И 30 сигнал поступает также в блок обработки и управления 14, инициируя необходимость корректировки коэффициента передачи усилителя 11. However, it should be noted that the signal generated at the output of the And 30 element also enters the processing and control unit 14, initiating the need to adjust the transmission coefficient of the amplifier 11.

Указанная корректировка реализуется в блоке 14 программно по достаточно простому алгоритму, основанному на изменении коэффициента передачи на определенную величину при появлении инициирующего сигнала, вызывающего, например, прерывание выполняемой текущей программы. The indicated correction is implemented in block 14 using a fairly simple algorithm based on a change in the transmission coefficient by a certain amount when an initiating signal appears, causing, for example, interruption of the current program.

Практическая реализация блока 14 при этом может быть осуществлена на базе микропроцессора, например, КР1816ВЕ51. The practical implementation of block 14 can be carried out on the basis of a microprocessor, for example, KR1816BE51.

В дальнейшем, по мере увеличения амплитуды исследуемого параметра, процесс повторяется в соответствии с описанным алгоритмом, причем в регистр 20 периодически записывается новое достигнутое значение дискриминируемого параметра, а в регистр 18 ближайшее ожидаемое на участке нарастания значение дискриминируемого параметра. Subsequently, as the amplitude of the investigated parameter increases, the process repeats in accordance with the described algorithm, and the new achieved value of the discriminated parameter is periodically recorded in register 20, and the nearest expected value of the discriminated parameter in the register 18.

Это происходит до тех пор, пока не будет достигнута область экстремальных значений измеряемого сигнала, характеризующаяся появлением очередного после экстремума значения уровня дискриминации, равного предыдущему, и формированием сигнала о смене знака приращения. This happens until the region of extreme values of the measured signal is reached, which is characterized by the appearance of the next level of discrimination after the extremum equal to the previous one, and the formation of a signal indicating a change in the sign of the increment.

По достижении указанного условия на выходе схемы сравнения 20 формируется сигнал разрешения, поступающий, в частности в блок 14 обработки и управления. Upon reaching the specified condition at the output of the comparison circuit 20, a permission signal is generated, which is received, in particular, in the processing and control unit 14.

При остывании калориметрического сосуда после достижения анализируемой величиной максимального значения, наступает убывающий участок, характеризующий спад измеряемого теплового потока. When the calorimetric vessel cools down after the analyzed value reaches its maximum value, a decreasing section occurs, characterizing the decrease in the measured heat flux.

При этом, при некотором значении амплитуды параметра, переходный процесс принимает регулярный характер, который описывается экспоненциальной зависимостью. At the same time, at a certain value of the parameter amplitude, the transition process takes on a regular character, which is described by an exponential dependence.

С этого момента времени остаток теплоты, соответствующий площади под ниспадающей кривой на участке регулярного переходного процесса, может быть вычислен
по формуле Q

Figure 00000001
p•e
Figure 00000002
Figure 00000003
dt где τ-
постоянная времени калориметра; po пороговое значение.From this point in time, the remainder of the heat corresponding to the area under the falling curve in the regular transient section can be calculated
by the formula Q
Figure 00000001
p • e
Figure 00000002
Figure 00000003
dt where τ-
calorimeter time constant; p o threshold value.

В предлагаемом калориметре сжигания введение дополнительного датчика температуры, обеспечивающего возможность поддержания температуры калориметрического блока близкой к температуре окружающей среды, позволяет сократить время вывода калориметра на рабочий режим, а также время установления теплового равновесия после ввода бомбы с веществом в калориметрическую ячейку. In the proposed combustion calorimeter, the introduction of an additional temperature sensor, which makes it possible to maintain the temperature of the calorimetric unit close to the ambient temperature, reduces the time it takes the calorimeter to go to operating mode, as well as the time it takes to establish thermal equilibrium after the bomb with the substance is introduced into the calorimeter cell.

Введение блока формирования сигналов разрешения и новых связей при достаточно простой его технической реализации обеспечивает возможность автоматического выбора диапазона измерений импульсных тепловыделений, позволяет избавиться от субъективности оценки оператора при выборе шкалы, исключая тем самым условия возникновения как бракованных измерений, так и измерений с недостаточным коэффициентом усиления, позволяет более эффективно использовать память и возможности блока обработки и управления. При этом приведенная техническая реализация блока формирования сигналов разрешения обеспечивает идентификацию области экстремальных значений измеряемого параметра, причем указанная идентификация осуществляется без дополнительных временных и значительных аппаратурных затрат. The introduction of a block for generating resolution signals and new connections with a fairly simple technical implementation provides the ability to automatically select the measurement range of pulsed heat, eliminates the subjectivity of the operator’s assessment when choosing a scale, thereby eliminating the conditions for the occurrence of both defective measurements and measurements with insufficient gain, allows more efficient use of the memory and capabilities of the processing and control unit. Moreover, the technical implementation of the block for generating resolution signals provides identification of the region of extreme values of the measured parameter, and this identification is carried out without additional time and significant hardware costs.

Это, в частности, дает возможность проведения баллистических измерений, что повышает эффективность использования калориметра сжигания. Кроме того, точное знание амплитудного значения сигнала позволяет более точно зафиксировать момент наступления регулярного режима спада теплового потока. This, in particular, makes it possible to carry out ballistic measurements, which increases the efficiency of the use of the combustion calorimeter. In addition, accurate knowledge of the amplitude value of the signal allows you to more accurately capture the moment of the onset of the regular mode of decline in heat flux.

Все вышеизложенное обеспечивает существенное снижение временных затрат при высокой точности измерений регистрируемых параметров, а также высокой производительности проводимых измерений. All of the above provides a significant reduction in time costs with high accuracy measurements of the recorded parameters, as well as high performance measurements.

Claims (2)

1. Калориметр сжигания, содержащий рабочую и опорную калориметрические ячейки с размещенными в них калориметрическими бомбами, дифференциальную измерительную термобатарею и массивный блок, помещенные в термостатируемую оболочку с размещенными в ней также датчиком температуры и нагревателем, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок масштабирования, блок обработки и управления и блок терморегулирования, соединенный с датчиком температуры и нагревателем термостатируемой оболочки, при этом измерительная термобатарея подключена к усилителю, соединенную с блоком масштабирования, выход усилителя через аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку обработки и управления, а блок терморегулирования содержит задатчик температуры, усилитель и регулятор мощности, при этом задатчик температуры подключен встречно по полярности сигналу датчика температуры термостатируемой оболочки и последовательно с ним к входу усилителя, выход которого через регулятор мощности подключен к нагревателю термостатируемой оболочки, отличающийся тем, что в него введены блок формирования сигналов разрешения и дополнительный датчик температуры, размещенный в пассивном термостате, имеющем тепловую постоянную времени не менее постоянной времени массивного блока, при этом выход анлого-цифрового преобразователя подключен к блоку формирования сигналов разрешения, два выхода которого подключены к входам блока обработки и управления, выход которого соединен с информационным входом блока масштабирования, а дополнительный датчик температуры включен последовательно в цепь задатчика температуры и датчика температуры термостатируемой оболочки и встречно последнему по полярности сигнала. 1. The combustion calorimeter, containing the working and reference calorimetric cells with calorimetric bombs placed in them, a differential measuring thermopile and a massive block placed in a thermostatic shell with a temperature sensor and heater placed in it, an amplifier, an analog-to-digital converter, a scaler, a block processing and control unit and thermostatic control connected to the temperature sensor and thermostat shell heater, while the measuring thermopile is connected On the amplifier connected to the scaling unit, the output of the amplifier through an analog-to-digital converter is connected to the processing and control unit, and the temperature control unit contains a temperature setpoint, an amplifier, and a power regulator, while the temperature setter is connected opposite the polarity of the temperature sensor of the thermostatic shell and sequentially with it to the input of the amplifier, the output of which through the power regulator is connected to the heater of the thermostatically controlled shell, characterized in that a block of forms resolution signals and an additional temperature sensor located in a passive thermostat having a thermal time constant of at least the time constant of the massive block, while the output of the analog-to-digital converter is connected to the resolution signal generation block, two outputs of which are connected to the inputs of the processing and control unit, output which is connected to the information input of the scaling unit, and an additional temperature sensor is connected in series in the circuit of the temperature setter and temperature sensor thermostated shell and the last counter signal polarity. 2. Калориметр по п.1, отличающийся тем, что блок формирования сигналов разрешения содержит сумматор, первый, второй и третий регистры, первую и вторую схемы сравнения, коммутатор, задатчик кода и схему управления, при этом выход задатчика кода соединен с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого подключена к выходам коммутатора и соединена с информационными входами третьего регистра, выходы которого соединены с первой группой входов второй схемы сравнения, вторая группа входов которой соединена с второй группой входов первой схемы сравнения, а также с информационными входами второго регистра и второй группой входов коммутатора и подключена к входу блока формирования сигналов разрешения, выходы второго регистра соединены с первой группой входов коммутатора, выходы сумматора с информационными входами первого регистра, выходы которого соединены с первой группой входов первой схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом схемы управления, второй вход которого подключен к выходу второй схемы сравнения и одному из выходов блока формирования сигналов разрешения, управляющие входы первого и третьего регистров объединены и подключены к третьему выходу схемы управления, второй выход которой соединен с управляющим входом второго регистра, а первый выход с управляющим входом коммутатора и подключен к другому выходу блока формирования сигналов разрешения, при этом схема управления содержит элемент И, делитель, элемент ИЛИ, триггер и элемент задержки, причем вход делителя соединен с первым входом элемента ИЛИ и подключен к первому входу схемы управления, второй вход которой соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки соединен с третьим выходом схемы управления, первый выход которой подключен к выходу элемента И, первый вход которого подключен к выходу делителя и соединен с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, а также вторым выходом схемы управления. 2. The calorimeter according to claim 1, characterized in that the resolution signal generation unit comprises an adder, first, second and third registers, first and second comparison circuits, a switch, a code generator and a control circuit, while the output of the code generator is connected to the first group of inputs an adder, the second group of inputs of which is connected to the outputs of the switch and connected to the information inputs of the third register, the outputs of which are connected to the first group of inputs of the second comparison circuit, the second group of inputs of which is connected to the second group of inputs the first comparison circuit, as well as with the information inputs of the second register and the second group of inputs of the switch and connected to the input of the block for generating permission signals, the outputs of the second register are connected to the first group of inputs of the switch, the outputs of the adder with the information inputs of the first register, the outputs of which are connected to the first group of inputs the first comparison circuit, the output of which is connected to the first input of the control circuit, the second input of which is connected to the output of the second comparison circuit and one of the outputs of the forming unit with permission signals, the control inputs of the first and third registers are combined and connected to the third output of the control circuit, the second output of which is connected to the control input of the second register, and the first output with the control input of the switch and connected to another output of the resolution signal generation unit, while the control circuit contains AND element, divider, OR element, trigger and delay element, the input of the divider being connected to the first input of the OR element and connected to the first input of the control circuit, the second input of which is connected n with the second input of the OR element, the output of which through the delay element is connected to the third output of the control circuit, the first output of which is connected to the output of the And element, the first input of which is connected to the output of the divider and connected to the input of the trigger, the output of which is connected to the second input of the And element, as well as the second output of the control circuit.
RU93011580A 1993-03-04 1993-03-04 Burning calorimeter RU2060477C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93011580A RU2060477C1 (en) 1993-03-04 1993-03-04 Burning calorimeter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93011580A RU2060477C1 (en) 1993-03-04 1993-03-04 Burning calorimeter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93011580A RU93011580A (en) 1995-05-27
RU2060477C1 true RU2060477C1 (en) 1996-05-20

Family

ID=20138177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93011580A RU2060477C1 (en) 1993-03-04 1993-03-04 Burning calorimeter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2060477C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489750C2 (en) * 2011-07-01 2013-08-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" Washing mechanism of calorimetre with limited liquid volume

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Кальве Э., Прат А. Микрокалориметрия. ИИЛ, 1973, с.280. 2. Калориметр АКС-3М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОИХФ АН СССР, пос.Черноголовка, 1982. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2489750C2 (en) * 2011-07-01 2013-08-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" Washing mechanism of calorimetre with limited liquid volume

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3752735A (en) Instrumentation for nuclear reactor core power measurements
US5044766A (en) Method and apparatus for determining the thermal time constant of fine metal wire segments
JP3370592B2 (en) Differential thermal analyzer
US5876120A (en) Apparatus and method for measuring food temperature in microwave oven
US3961173A (en) Heat unit integrator for X-ray tubes
EP0244268A2 (en) Power control device for temperature control
RU2060477C1 (en) Burning calorimeter
US6210035B1 (en) High-speed thermal analyzer
US5926008A (en) Apparatus and method for determining the capacity of a nickel-cadmium battery
JPH07260663A (en) Gas analyzing method in thermogravimetry
Deep et al. Dynamic response of thermoresistive sensors
JPH0527040A (en) Radiation ray measuring device
US5823043A (en) Transducer response compensator
JP2949314B2 (en) Calorimeter and method
RU2655459C1 (en) Method of measuring heat capacity of materials
CN115420769B (en) Seebeck coefficient test method of infrared thermopile sensor
US3931730A (en) Ramp current apparatus and method of sensitivity testing
Wolf et al. Differential scanning calorimetry. A reliable method of enthalpy calibration
JP2750720B2 (en) Temperature detector deterioration correction device
Alferov et al. Fission chambers detector unit mockup testing at research reactors
Lavi et al. Pyroelectric response to single infrared laser pulses in triglycine sulphate and strontium‐barium niobate
SU877363A1 (en) Device for measuring resistor thermometer thermal lag factor
JP2581669B2 (en) Thermal analyzer
SU1530975A1 (en) Method and apparatus for nondestructive testing of heat conductivity of heat-insulating coatings
SU974143A1 (en) Method and device for measuring pulse irradiation time and energy characteristics