SU1451560A1

SU1451560A1 - Способ поверки термопреобразовател сопротивлени и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1451560A1
Application number: SU864096259A
Authority: SU
Inventors: Георгий Павлович Корешев; Борис Владимирович Сударев; Алексей Николаевич Усков; Леонид Иванович Костюк; Георгий Яковлевич Продоус
Original assignee: Ленинградский Кораблестроительный Институт; Луцкий Приборостроительный Завод Им.60-Летия Ссср
Priority date: 1986-08-04
Filing date: 1986-08-04
Publication date: 1989-01-15

Abstract

Изобретение относитс к области температурных измерений и позвол ет сократить длительность процесса поверки путем исключени операции переноса термопреобразовател сопротивлени (ТС) из среды с одной температурой в среду с другой температурой. При поверке ТС помещают в среду с температурой , определ ют соответствие значени сопротивлени заданному значению при О С, затем нагревает ТС до путем пропускани

Description

СП СП

05

через ТС тестового тока, определ ют длительности и амплитуды и определ ют соответствие значени его сопротивлени заданному значению. Тестовый импульс тока в устройстве дл поверки ТС формируют с помощью генератора 6 тестового импульса, задат- чика 8 длительности тестового импуль |са и пускового ключа 3. Определение Отклонени сопротивлени ТС данного значени при О С и 100 С

осуществл ют с помощью компараторов 11,12,17,18,источников эталонного напр жени 9,10, блоков 13,19 логики, источников 15,16 образцового напр жени и блоков 14,20 индикации. Пусковой ключ 3, блок 5 управлени пусковым ключом, реле 4 обратного тока и источник 2 измерительного тока обеспечивают подачу измерительного тока на ТС при 0°С. 2 13.п. ф-лы, 1 ил.

I 1 : Изобретение относитс к области температурных измерений и предназна- 1чено дл поверки термопреобразовате- ;лей сопротивлени (ТС), : Цель изобретени - сокращение дли- Стельности процесса поверки путем исключени операции переноса ТС из среды с одной температурой в среду с другой температурой.

На чертеже изображена схема уст- ройства дл осуществлени предлагаемого способа.

Способ осуществл ют следующим

образом. .

Помещают повер емый ТС в любую среду с температурой равной О С, и вьщерживают в этой среде повер емый ТС в течение интервала времени &t до достижени указанной температуры . Длительность времени вьщерживани зависит от начальной температуры ТС и требуемой точности поверки. В каждом конкретном случае оно может быть определено из анализа процесса уста- новлени температуры ТС, которьй опи сываетс выражением

Л0 й0ое ,.

где U0 ийОд - соответственно текуща и начальна разно сти температур ТС и среды; е - основание натуральных

логарифмов

t - текущее врем ; Т - посто нна времени ТС в данной среде. После достижени ТС температуры, равной , определ ют соответствие

значени его сопротивлени заданному значению.

Пропускают через ТС пр моугольный тестовый импульс тока длительностью

/ R-fc J . 0 C.m--g-- I ;

с амплитудой

i 10

S ( .

. ( А) j

де С - средн массова теплоемкость термочувствительного материала ТС; m - масса термочувствительного

элемента;

R, - удельное тепловое сопротивление контакта между ТС и контактирующим с ним массивом;

S - площадь поверхности контакта термочувствительного элемента с окружающим массивом; § - коэффициент, определ ющий степень отклонени процесса нагрева ТС от адиабатического , полученный экспериментально ; Rg - номинальное электрическое

сопротивление термочувствительного элемента ТС при 0°С;

А - коэффициент, характеризующий чувствительность термо- резистивного материала к температуре .

Выбор указанной длительности тестового импульса необходим дл обеспечени практически адиабатического

характера нагрева термочувствительного элемента ТС,

Выбранна по данному выражению величина тестового тока обеспечивает нагрев ТС от О с до +100° С к моменту окончани тестового импульса длительностью с

U

После пропускани импульса тока определ ют соответствие значени сопротивлени ТС заданному значению.

Устройство дл осуществлени предлагаемого способа содержит повер емый ТС 1, источник 2 измерительного тока, пусковой ключ 3, реле 4 обратного тока, блок 5 управлени пусковым ключом, генератор 6 тестового импульса, ключ 7, задатчик 8 длительности тестового импульса, два источника 9 и 10 опорных напр жений, первый 11 и второй 12 компараторы, первьш блок 13 логики, первый блок 14 индикации, два источника 15 и 16 образцовых напр жений, третий 17 и четвертый 18 компараторы, второй блок 19 логики, второй блок 20 индикации , амплитудный селектор 21 и дифференциатор 22.

Пусковой ключ 3 вл етс нормально разомкнутым ключом. Он приводитс в замкнутое состо ние вручную и остаетс в замкнутом состо нии до получени сигнала от блока 5 управлени пусковым ключом,

Реле 4 обратного тока должно обладать высоким быстродействием и односторонней проводимостью тока в направлении от входа, на который подаетс измерительньй ток от пускового клюш 3, к выходу, св занному с повер емым ТС 1,

Блок 5 управлени пусковым ключом может быть реализован на основе генератора одиночного импульса, работающего в ждущем режиме и вырабатывающего выходной сигнал с задержкой времени, равной 1 с, после поступлени входного сигнала.

Ключ 7 вл етс нормально разомкнутым ключом и должен иметь высокое быстродействие. Длительность замкнутого состо ни ключа 7 определ етс задатчиком 8 длительности тестового импульса, который может быть выполнен на основе управл емого генератора одиночного импульса, длительност которого может регулироватьс .

Компараторы I l, 12, 17-и 18,вырабатывают дискретные выходные сигнал

логической единицы в моменты равенства входных напр жений и выходные сигналы логического нул . при неравенстве входных напр жений.

Блоки 13 и 19 логики вырабатывают выходной сигнал логической единицы в случае, когда выходной сигнал компараторов 11 и 17 есть логическа

единица, а выходной сигнал компараторов 12 и 18 есть логический нуль, и сохран ют свой выходной сигнал логической единицы в течение 5 с независимо от изменени за это врем выход5 ных сигналов компараторов 11,12,17 и 18. По истечении 5 с выходной сигнал логической единицы автоматически мен етс на выходной сигнал логического нул . При других сочетани х

Q входных сигналов они вырабатывают выходной сигнал логического нул . Каждый из блоков логики может состо ть , например из элемента НЕ, подключенного к одному из входов двух входового элемента И, и таймера, подключенного к выходу элемента И. Таймер вырабатывает, сигнал логической единицы в течение 5 с после подачи на его вход сигнала логической единицы с выхода элемента И.

U

Амплитудный селектор 21 вл етс ограничителем входного электрического сигнала по минимуму. Он не пропускает на выход электрические сигналы, 35 -уровень которых не соответствует логической единице.

Блоки 14 и 20 индикации формируют сигнал Соответствует норме при по- 40 ступлении на и: входы сигнала логической единицы и сигнал Не соответствует норме при поступлении .на их входы сигнала логического нул .

Устройство дл осуществлени , пред- 45 лагаемого способа работает следующим

образом.

Повер емый ТС 1 помещают в среду с температурой, равной , и выдерживают в этой среде повер емый ТС 1 50 в течение определенного времени.

Регулируют задатчик -8 длительности тестового импульса таким образом, чтобы длительность выработанного импульса была бы равна , Значение 55 напр жений источников 9 и 10 опорного напр жени устанавливают равным Uo+uU и Ug-uU, где и,о - напр жение, соответствующее номинальному значе- нню сопротивлени ТС при 1 С , AU допустима погрешность измерени , пропорциональна допустимому значению отклонени сопротивлени . ТС от номинального.

Значение напр жений источников 15 и 16 образцового напр жени уста- ;Навливают равным соответственно ;+uU и и,оо-Ли .где-и,йв - напр же- |ние, пропорциональное номинальному значению сопротивлени ТС при 100°С; uu - допустимое отклон е- ние,

Замыкают пусковой ключ 3, вследствие чего повер емый ТС 1 оказываетс подключенным к выходу источника 2 измерительного тока через реле 4 обратного тока и на нем развиваетс падение напр жени UQ, пропорциональное его сопротивлению при О С, которое поступает на входы всех компараторов .

Как только на выходе пускового ключа 3 по вл етс напр жение, оно поступает на вход блока 5 управлени пусковым ключом, который с задержкой I времени равной 1 с, вырабатывает сиг- нал, перевод щий пусковой ключ 3 из замкнутого состо ни снова в разомкнутое , при этом подача измерительного тока к повер емому ТС прекращает- : с , Вьщержка времени, равна 1;С,; : необходима дл того, чтобы блок 5 не прип тствовал ручному управлению ключом 3,

Если сопротивление ТС при О С находитс в пределах допуска,-то блок 13 логики по сигналам с компараторов 11 и 12 выработает на выходе сигнал логической единицы и .б.удут сохран ть его неизменным н течение 5 с, что необходимо дл его надежного воспри ти оператором. При этом, блок .14 индикации будет вьщавать сигнал Соответствует норме.

Если сопротивление ТС оказываетс меньше минимально допустимого значени или больше максимально допустимого значени , то на выходе блока 14 индикации будет выработан сигнал Не соответствует норме,

Выходной сигнал блока 13 логики поступает также на вход амплитудного селектора 21, который пропускает на выход только сигнал логической единицы , Необходимость введени в устройство амплитудного селектора 21 обусловлена тем, что сигнал логического нул может иметь напр жение

больше нул , что может нарушить правильное функционирование устройства, С выхода амплитудного селектора

21 сигнал логической единицы поступает на вход дифференциатора 22, который вырабатывает вькодной электрический импульс в момент времени, соответствующий переднему фронту

выходного сигнала амплитудного сег лектора 21, Длительность этого импульса меньше длительности тестового импульса, Необходимость введени в устройство дифференциатора 22

5 обусловлена тем, что сигнал логичес кой единицы, вырабатываемый блоком 13 логики, имеет длительность 5 с, что может нарушить правильность функционировани задатчика 8 длительности

0 тестового импульса.

Выходной импульс дифференциатора 22 поступает на вход задатчика 8 длительности тестового импульса, который 5 вырабатывает одиночный импульс с длительностью Гц..

Выходной сигнал задатчика 8 длительности тестового импульса переводит ключ 7 из разомкнутого состо ни

в замкнутое состо ние на врем c , В течение этого времени ток с заданной амплитудой i от генератора 6 тестового импульса проходит через ТС 1, создава на нем падение напр же5 ни и и нагрева его к моменту окончани тестового импульса до 100°С. Напр жение U поступает на входы всех компараторов, Если сопротивление ТС при 100 С

0 находитс в пределах допуска, то блоки 14 и 20 индикации практически одновременно с приведением пускового ключа 3 в замкнутое состо ние будут формировать сигналы Соответствует

45 норме.

Если сопротивление ТС при 100 С оказываетс меньше минимально допустимого или больше максимально допустимого , то к моменту окончани тесто0 вого импульса будет наблюдатьс следующее соотношение входных сигналов компараторов 17 и 18: в первом, случае n, во втором случае U p U jj+uU , В обоих случа х блок 19

55 логики будет вырабатывать на выходе сигнал логического нул , вследствие чего блок 20 индикации будет формиг-- ровать сигнал Не соответствует норме.

Длительность рабочего цикла устройства складываетс фактически из длительности тестового импульса (обычно не более 3 миллисекунд) и длительности формировани выходных сигналов блоками 20 и 14 индикации (пор дка нескольких секунд).

Форму л а изобретен и

1. Способ поверки термопреобразовател сопротивлени , заключающийс в помещении термопреобразовател .и сопротивлени в среду с температурой О С, вьщерживании в ней до достижени указанной температуры, определении соответстви значени сопротив- , лени при температуре О с заданному значению, нагревании термопреобразовател сопротивлени до 100 С и определении соответстви значени его сопротивлени при 100°С заданному значению, отличающийс

2. Устройство дл поверки термопреобразовател сопротивлени , со- держащее термопреобразователь сопротивлени , источник измерительного тока, генератор энергии тестового импульса, задатчик длительности тес- 15 тового импульса, ключ, первый вход которого св зан с выходом генератора энергии тестового импульса, второй вход - с выходом задатчика длительности тестового импульса, а выход - 20 с термопреобра ователем сопротивлени , отличающеес тем, что, с целью сокращени длительности процесса поверки, оно снабжено четырьм компараторами, двум иствчнитем , что, с целью сокращени длитель- 25 ками опорного напр жени , двум источниками образцового напр жени , двум блоками индикации, двум блоками логики, амплитудным .селектором дифференциатором, реле обратного тока, блоком управлени пусковым ключом и пусковым ключом, вход которого соединен с выходом источника . измерительного тока, управл ющий вход соединен с выходом блока управ лени пусковым ключом, а выход - с входом блока управлени пусковым ключом и через реле обратного тока подключен к первым входам всех комп раторов, термопреобразователю сопро тивлени и выходу электронного ключа , при этом вторые входы первого и второго компараторов соединены соот ветственно с выходами источников . . опорного напр жени , а выходы под ключены к входам первого блока логи ки, выход которого соединен с входо первого блока индикации и через пос ледовательно включенные амплитудный селектор h дифференциатор подключен к управл ющему входу задатчика длительности тестового импульса, приче выход второго блока логики соединен с входом второго блока индикации,, а входы второго блока логики соединен с выходами третьего и четвертого компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к выходам источников образцового напр жени .

ности процесса поверки, нагрев термопреобразовател сопротивлени .-до 100°С осуществл ют путем пропускани через него тестового импульса тока длительностью

R-t m.-S

с амплитудой

Ro(U100A)

де С - средн массова теплоемк сть термочувствительного материала термопреобразовател сопротивлени ;

т - масса термочувствительного элемента;

R, - удельное тепловое сопротивление контакта между термопреобразователем сопротивлени и контактирующим с ним массивом;

S - площадь поверхности контакта термочувствительного элемента с окружающим массивом; о - коэффициент, определ киций степень отклонени процесса нагрева термопреобразовател сопротивлени от адиабатического;

RQ - номинальное электрическое

сопротивление термочувстви

тельного элемента термопреобразовател сопротивлени при .0 С;

А-- коэффициент, характеризующий чувствительность терморезис- тивного материала к температуре .

2. Устройство дл поверки термопреобразовател сопротивлени , со- , держащее термопреобразователь сопротивлени , источник измерительного тока, генератор энергии тестового импульса, задатчик длительности тес- тового импульса, ключ, первый вход которого св зан с выходом генератора энергии тестового импульса, второй вход - с выходом задатчика длительности тестового импульса, а выход - с термопреобра ователем сопротивлени , отличающеес тем, что, с целью сокращени длительности процесса поверки, оно снабжено четырьм компараторами, двум иствчни5 ками опорного напр жени , двум ис0

5

0

5

0

5

точниками образцового напр жени , двум блоками индикации, двум блоками логики, амплитудным .селектором, дифференциатором, реле обратного тока, блоком управлени пусковым ключом и пусковым ключом, вход которого соединен с выходом источника .. измерительного тока, управл ющий вход соединен с выходом блока управлени пусковым ключом, а выход - с входом блока управлени пусковым ключом и через реле обратного тока подключен к первым входам всех компараторов , термопреобразователю сопротивлени и выходу электронного ключа , при этом вторые входы первого и второго компараторов соединены соответственно с выходами источников . . опорного напр жени , а выходы под ключены к входам первого блока логики , выход которого соединен с входом первого блока индикации и через последовательно включенные амплитудный селектор h дифференциатор подключен к управл ющему входу задатчика длительности тестового импульса, причем выход второго блока логики соединен с входом второго блока индикации,, а входы второго блока логики соединены с выходами третьего и четвертого компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к выходам источников образцового напр жени .

Claims

Формула изобретения

1. Способ поверки термопреобразователя сопротивления, заключающийся в помещении термопреобразователя . ц сопротивления в среду с температурой 0 С, выдерживании в ней до достижения указанной температуры, определении соответствия значения сопротив- , ления при температуре 0°С заданному значению, нагревании термопреобразователя сопротивления до 100°С и определении соответствия значения его сопротивления при 100°С заданному значению, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности процесса поверки, нагрев термопреобразователя сопротивления.до 100 С осуществляют путем пропускания через него тестового импульса тока длительностью ^{u C}'^m‘~S 1-?’ с амплитудой

1 ^R + R_o(i+i00A) ~5 ’ где С - средняя массовая теплоемк сть термочувствительного материала термопреобразователя сопротивления;

m - масса термочувствительного элемента;

R^_ - удельное тепловое сопротивление контакта между термопреобразователем сопротивления и контактирующим с ним массивом;

S - площадь поверхности контакта термочувствительного элемента с окружающим массивом;

о - коэффициент, определяющий степень отклонения процесса нагрева термопреобразователя сопротивления от адиабатического;

R_o - номинальное электрическое сопротивление термочувстви тельного элемента термопреобразователя сопротивления при . 0°С;

А-- коэффициент, характеризующий чувствительность терморезистивного материала к температуре .
2. Устройство для поверки термопреобразователя сопротивления, содержащее термопреобразователь сопротивления, источник измерительного тока, генератор энергии тестового импульса, задатчик длительности тестового импульса, ключ, первый вход которого связан с выходом генератора энергии тестового импульса, второй вход - с выходом задатчика длительности тестового импульса, а выход с термопреобра^ователем сопротивления, отличающееся тем, что, с целью сокращения длительности процесса поверки, оно снабжено четырьмя компараторами, двумя источниками опорного напряжения, двумя источниками образцового напряжения, двумя блоками индикации, двумя блоками логики, амплитудным селектором, дифференциатором, реле обратного тока, блоком управления пусковым ключом и пусковым ключом, вход которого соединен с выходом источника . ·. измерительного тока, управляющий вход соединен с выходом блока управления пусковым ключом, а выход - с входом блока управления пусковым ключом и через реле обратного тока подключен к первым входам *всех компараторов, термопреобразователю сопротивления и выходу электронного ключа, при этом вторые входы первого и второго компараторов соединены соответственно с выходами источников . >> опорного напряжения, а выходы подключены к входам первого блока логики, выход которого соединен с входом первого блока индикации и через последовательно включенные амплитудный селектор й дифференциатор подключен к управляющему входу задатчика длительности тестового импульса, причем выход второго блока логики соединен с входом второго блока индикации,.а входы второго блока логики соединены с выходами третьего и четвертого компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к выходам источников образцового напряжения.