SU1054755A1 - Устройство дл измерени теплофизических коэффициентов веществ - Google Patents

Abstract

УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЕ;цЕСТВ , содержащее измерительную  чейку и источник опорного напр жени , подключенные ко вхоДУ преобразовател  напр жени  в частоту, источник теплового импульса, вчход которого соединен с входом измери- . тельной  чейки, устройство управлени , соединенное с блоком индикации; отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона температур , при которых провод тс  измерени , и сокращени  времени измерени , в него введены коммутатор , бескорпуснне транзисторы в качестве датчиков температуры, информат;ионные выходы которых параллельно с вмходом источника опорного напр жени  через ког/1мутатор подсоединены к преобразователю напр жени  в частоту,, процессор и запоминающее устройство, причем два информационных и два управл ющих входа процессора подключены к информационным выходам преобразовател  напр жени  в частоту и запоминаюшего . устройства и управл ющим выходам устройства управлени  и запоминающего устройства соответственно, второй выход последнего соединен с входом устройства управлени , а. информационные выходы процессора с входами блока индикации и запоминающего устройства. :п iti :л :л 10

Description

Изоб11етение относитс  к области измерений тегтлофизических характеристик твердмх и сыпучих материалов в мерзлом и талом состо нии и может быть использовано в геокриологических или просто мерзлотных исследовани х . Известно устройство дл  измерени коэффициента теплопроводности, температуропроводности , содержащее источник теплового импульса,, измерительную  чейку, преобразователь, устройство управлени , блок индикации ij Однако устройство требует дополнительных измерени) и вычислений дл определени  всех трех коэффициентов т.е. имеет достаточно большое врем исследовани  образца Кроме того, оно предназначено дл  теплофизических исследований в области положительных температур. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройство дл  экспресс-анализа теплофизических характеристик мерзлого грунта, содержащее измерительную  чейку с вмонтированными микротермосопротивлени ми в качестве датчиков температуры, источник теплового импульса, выход которого сое динен с входом измерительной  чейки преобразователь напр жени  в частот информационный вход которого подклю чей к выходу измерительной  чейки, устройство управлени , выходы которого соединены с вторым входом прег образовател  напр жени  в частоту и входом арифметического устройства и блока индикации, вход которого че рез арифметическое устройство соеди нен с выходом преобразовател  напр  жени  в частоту. В устройстве использован нестационарный метод одиночного теплового импульса, в ко TODOM должны быть измерены равновес ные температуры до и после нагрева и интеграл разности температуры двух сторон плоского образца Т,( и Т С) . По указанным измеренном величинам расчетным путем определ юте  коэффициенты теплопроводности, температуропроводности и удельна  теплоемкость д . Однако это устройство отличаетс  узким диапазоном температур образца от -5 до +5-С и недостаточной произ водительностью, так как в нем использованы микротермосопротивлени , имеющие недостаточную чувствительность и надежность, и дл  получени  коэффициентовтеплопроводности, температуропроводности, теплоемкоети необходимы дополнительные вычислени , учитывающие тепловой поток и геометрию образца. Цель изобретени  - расширение ди апазона температур, при которых определ ютс  теплофизические циенты образца при сохранении прежних метологических характеристик, и сокращение времени измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, .содержа1аее измеритульную  чейку и источник опорного напр жени , подключенные к входу преобразовател  напр жени  в частоту, источник теплового импульса , выход которого соединен с входом измерительной  чейки, устрой ство управлени , соединенное с блоком индикации, ввод тс  коммутатор, бескорпусные транзисторы в качестве датчиков температуры, информационные выходы которых параллельно с выходом истсчника опорного напр жени  через коммутатор подсоединены с преобразователю напр жени  в частоту, процессор и запоминающее устройство, причем два информационных и два упра-вл ющих входа процессора подключены к информационным выходам преобразовател  напр жени  в частоту и запоминающего устройства и упоавл ющим выходам устройства управлени  и започинаюгпего устройства соответственно, второй выход последнего соединен с входом устройства управлени , а информационные выходы процессора - с входами блока индикации и запоминающего устройства. Введение процессора и посто нного запоминающего устройства (ЗУ) позвол ет автоматически программныг/i путем производить корректировку характеристик измерительных преобразователей и все необходимые расчеты с учетом теплового потока и геометрии образца. На черте;г.:е приведена структурна  схема предлагаемого устройства. Схема включает измерительную  чейку 1 с дифференциально включенными бескорпусш-п ш транзисторами Т 1 и Т 2 в качестве датчиков температуры , с образцом (о) и нагревателем , источник теплового импульса 2, источник опорного йапр жени  3, коммутатор 4, преобразователь напр жени  в частоту 5, устройство управлени  (УУ) 6, процессор 7, ЗУ 8, блок индикации 9 и устройство ручного ввода и управлени  10. Информационные входы обозначены индексом И. Устройство работает следующим образом. Оператор запускает прибор через блок ручного, управлени  10, по сигналу которого УУ 6 считывает первую команду с ЗУ 8 и подает сигнал на KpaTKOBpei eHHoe включение источника теплового импульса. 2 . Тепловой импульс создает в исследуемом образце перепад температуры между нагреваемой и изолированной его поверхност ми , Одновременно УУ 6 подает очередную команду начала работы на коммутатор 4 и процессор 7, которые после операции самокалиб-ровки замер ют начальную равновесн то температупу Тне и пересылают ее значение в ПЗУ 8 и блок индикации 9. Очередна  команда с ЗУ 8 передаетс  через УУ б дл  коммутатор 4 и преобразовател  5 и процессора 7 на выполнение интегрировани  в реальном масштабе времени, и в момент достижени  значени  дифференциала

т(1) ) 6 2% от максимума

происходит остановка интегрировани  и пересылка результата в блок индикации 9 и ЗУ В. Следующа  команда повтор ет процесс измерени  равновесной температуры изолированной поверхности образца Тиг. и пересылает ее значение на блок индикации

9 и ПЗУ 8. После окончани  процесса измерени  УУ 6 инициирует мерцающиР. сигнал на передней панели прибора. После чего оператор через устройство ручного управлени  10 подает

команду на УУ 6, которое запускает программу расчета Д г Л г С с учетом геометрии образца, теплового потока . Q и последовательную выдачу результатов измерени  всех трех коэффициентов в размерности системы СИ. Предлагаемого устройства имеет диапазон температур исследовани  образца +30с при сохранении значени  погрешности измерени  и повтор емости в пределах 4-5%. Кроме того, в приборе исключены операции ручного расчета, что позвол ет сократить врем  измерени  почти в два раза по сравнению с прототипом

и в раз по сравнению с промышленными приборами.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЕЩЕСТВ, содержащее измерительную ячейку и источник опорного напряжения, подключенные ко входу преобразователя напряжения в частоту, источник теплового импульса. выход которого соединен с входом измерительной ячейки, устройство управле- ния, соединенное с блоком индикации; отличающе-еся тем, что, с целью расширения диапазона тем-: ператур, при которых проводятся измерения, и сокращения времени измерения, в него введены коммутатор, бескорпусные транзисторы в качестве датчиков температуры, информационные выходы которых параллельно с выходом источника опорного напряжения через коммутатор подсоединены к преобразователю напряжения в частоту,, процессор и запоминающее устройство, причем два информационных и два управляющих входа процессора подключены к информационным выходам преобразователя напряжения в частоту и запоминающего устройства и управляющим выходам устройства управления и запоминающего устройства соответственно, второй выход последнего соединен с входом устройства управления, а. информационные выходы процессора с входами блока индикации и запоминающего устройства.