SU1686316A1 - Calorimeter - Google Patents

Calorimeter Download PDF

Info

Publication number
SU1686316A1
SU1686316A1 SU894745293A SU4745293A SU1686316A1 SU 1686316 A1 SU1686316 A1 SU 1686316A1 SU 894745293 A SU894745293 A SU 894745293A SU 4745293 A SU4745293 A SU 4745293A SU 1686316 A1 SU1686316 A1 SU 1686316A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
output
amplifier
thermopile
counter
Prior art date
Application number
SU894745293A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Столяров
Валерий Петрович Коваленко
Павел Анатольевич Таразанов
Original Assignee
Научно-исследовательский институт прикладной химии
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 Научно-исследовательский институт прикладной химии filed Critical Научно-исследовательский институт прикладной химии
Priority to SU894745293A priority Critical patent/SU1686316A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1686316A1 publication Critical patent/SU1686316A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к теплометрии и позвол ет расширить диапазон измерений калориметра. Дл  этого задаетс  уровень срабатывани  компаратора 4, равный верхнему пределу оптимального диапазона усилительного тракта. По достижении выходным сигналом дифференциальной термобатареи 1 указанного уровн  компаратор 4 срабатывает, и формирователь 6 вырабатывает импульс нормированной амплитуды и длительности. Этот импульс открывает ключ 8, подключа  через потенциометр 10 и дифференциальную термобатарею (ДТ) 1 источник опорного напр жени . По спа м ДТ 1 течет ток, создающий тепловой поток, компенсирующий измер емый. В результате сигнал с выхода термобатареи не превышает верхнего предела диапазона в процессе измерени . Число полных циклов компенсации фиксируетс , после чего фор- MMpyefCR окончательный результат измерени . 1 ил. соThe invention relates to calorimetry and allows you to extend the measurement range of the calorimeter. For this, the trigger level of the comparator 4 is set to be equal to the upper limit of the optimum range of the amplifying path. Upon reaching the output signal of the differential thermopile 1 of the specified level, the comparator 4 is activated, and the imaging unit 6 generates a pulse of normalized amplitude and duration. This pulse opens key 8, connected via potentiometer 10 and differential thermopile (DT) 1 reference voltage source. Spas m DT 1 current flows, creating a heat flux that compensates for the measured. As a result, the signal from the thermopile output does not exceed the upper limit of the range during the measurement process. The number of complete compensation cycles is recorded, after which the forma-MMpyefCR final measurement result. 1 il. with

Description

оabout

0000

а соand with

(

Изобретение относитс  к теплофизи- ческим измерени м и предназначено дл  регистрации тепловых потоков и тепловыделений .The invention relates to thermophysical measurements and is intended for recording heat fluxes and heat releases.

Цель изобретени  - расширение диапазона измерений.The purpose of the invention is to expand the measurement range.

На чертеже представлена блок-схема калориметра.The drawing shows the block diagram of the calorimeter.

Калориметр содержит дифференциальную термобатарею 1, первый ключ 2, вход которого соединен с выходом термобатареи 1, усилитель 3, подключенный входом к выходу ключа 2, компаратор (устройство сравнени ) 4, соединенный неинвертирующим входом с выходом усилител  3, первый потенциометр 5, подключенный входом к источнику опорного напр жени , а выходом - к инвертирующему .входу компаратора А, первый формирователь 6, соединенный входом с выходом компаратора, элемент ИЛИ-НЕ 7, подключенный первым входом к выходу формировател  6, а выходом - к управл ющему входу ключа 2, второй 8 и третий 9 ключи, входы которых соединены между собой и подключены к входу ключа 2, управл ющий вход ключа 8 соединен с выходом формировател  6, а управл ющий вход ключа 9 - с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 7, второй потенциометр 10, подключенный входом к источнику опорного напр жени , а выходом - к выходу ключа 8, второй формирователь 11, соединенный выходом с управл ющим входом ключа 9. гене- ратор 12 импульсов, подключенный выходом к входу формировател  11, третий формирователь 13, подключенный входом к выходу генератора 12 импульсов, аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 14, соеди- ненный информационным входом с выходом усилител , а управл ющим входом - с выходом формировател  13, четвертый формирователь 15, подключенный входом к управл ющему входу АЦП (Конец цикла преобразовани ), счетчик 16, счетный вход , которого соединен с выходом формировател  6, а вход сброса - с выходом формировател  15, регистр 17, перва  группа входов которого подключена к цифровым выходам АЦП 14, втора  группа входов - к выходам счетчика 16, а управл ющий вход - к управл ющему выходу АЦП 14.The calorimeter contains a differential thermopile 1, the first switch 2, whose input is connected to the output of thermopile 1, an amplifier 3 connected by an input to the output of switch 2, a comparator (comparator) 4 connected by a non-inverting input to the output of amplifier 3, the first potentiometer 5 connected by an input to the source of the reference voltage, and the output to the inverting input of the comparator A, the first driver 6, connected by the input to the output of the comparator, the element OR-NOT 7, connected by the first input to the output of the driver 6, and the output to the control it has a key input 2, a second 8 and a third 9 keys, the inputs of which are interconnected and connected to the input of key 2, the control input of the key 8 is connected to the output of the driver 6, and the control input of the key 9 is connected to the second input of the element OR NOT 7 , the second potentiometer 10 connected by the input to the source of the reference voltage, and the output to the output of the key 8, the second driver 11, connected by the output to the control input of the key 9. a generator 12 of pulses connected by the output to the input of the driver 11, the third driver 13 connected by the input to the output of the generator 12 pulses, an analog-to-digital converter (ADC) 14, connected by an information input to the output of the amplifier, and a control input — to the output of the imaging unit 13, the fourth driver 15, connected by an input to the control input of the ADC (End of conversion cycle), counter 16, the counting input, which is connected to the output of the imaging unit 6, and the reset input - with the output of the imaging unit 15, register 17, the first group of inputs of which is connected to the digital outputs of the A / D converter 14, the second group of inputs - to the outputs of the counter 16, and the control input - to the control the output of the ADC 14.

Калориметр работает следующим образом .The calorimeter works as follows.

Сигнал термобатареи 1 через ключ 2, наход щийс  в открытом состо нии (при отсутствии на входах логического элемента ИЛИ-НЕ 7 уровней логической единицы), усилитель 3 поступает на неинвертирующий вход компаратора 4. При нарастании сигнала термобатареи 1 выходной сигнал усилител  3 возрастает пропорционально, так как емкость конденсатора, включенного параллельно входу усилител  3, не сказываетс  ввиду малого сопротивлени  термобатареиThe thermopile signal 1 through the key 2, which is in the open state (in the absence of the logical element OR-NOT 7 levels of the logical unit), enters the non-inverting input of the comparator 4. When the thermopile signal 1 increases, the output signal of the amplifier 3 increases in proportion to since the capacitance of the capacitor connected in parallel with the input of the amplifier 3 does not affect the low resistance of the thermopile

1, шунтирующего эту емкость. Импульсы генератора 12, поступающие через формирователь 11 на управл ющий вход ключа 9 и через логический элемент ИЛИ-НЕ 7 на управл ющий вход ключа 2, коммутируют выход термобатареи 1 поочередно на вход и на выход усилител  3. В период подключени  термобатареи 1 к входу усилител  возникает сигнал, скорость нарастани  которого пропорциональна воздействующему тепловому1 shunt this capacitance. The pulses of the generator 12, coming through the shaper 11 to the control input of the key 9 and through the logic element OR NOT 7 to the control input of the key 2, switch the output of the thermopile 1 alternately to the input and output of the amplifier 3. During the connection of the thermopile 1 to the input of the amplifier a signal arises, the rate of increase of which is proportional to the thermal effect

потоку. Так как частота импульсов генератора 12 стабильна во времени, то величина амплитуды сигнала на выходе усилител  3 в одинаковые фазы работы генератора, например в момент начала импульса - команды переключени  термобатареи с выхода усилител  3 на его вход, однозначно св зана- с величиной воздействующего на термобатарею теплового потока. В момент подключени  выхода усилител  3 к термобатарее 1flow. Since the frequency of the pulse generator 12 is stable over time, the magnitude of the amplitude of the signal at the output of amplifier 3 in the same phases of operation of the generator, for example, at the moment of the start of the pulse — the thermal battery switching command from the output of amplifier 3 to its input, which is uniquely related to the thermal battery heat flow. At the moment of connecting the output of amplifier 3 to the thermopile 1

на его входе остаетс  зар д конденсатора, а на выходе - напр жение, пропорциональное выходному сигналу в момент отключени  входа усилител  3 от термобатареи 1. Ток, возникающий в спа х термобатареи 1,at its input remains the charge of the capacitor, and at the output is a voltage proportional to the output signal at the moment of disconnecting the input of amplifier 3 from the thermopile 1. Current generated in the thermocouple 1 spa,

под воздействием выходного напр жени  усилител  3 создает встречный тепловой поток за счет эффекта Пельтье, тем самым охлажда  спаи термобатареи 1, компенсиру  измер емый тепловой поток. Сигнал с выхода усилител  3 поступает на информационный вход АЦП L и по сигналу с выхода формировател  13, запускаемого импульсами генератора 12, преобразуетс  в цифровой код. Этот код поступает на первуюunder the influence of the output voltage of the amplifier 3 creates a counter-current heat flow due to the Peltier effect, thereby cooling the thermopile junction 1, to compensate for the measured heat flux. The signal from the output of the amplifier 3 is fed to the information input of the ADC L and is converted to a digital code by a signal from the output of the imaging unit 13, triggered by the pulses of the generator 12. This code goes to the first

группу входов регистра 17 и по сигналу с управл ющего выхода АЦП 14 запоминаетс  в регистре.the group of inputs of register 17 and the signal from the control output of the A / D converter 14 is stored in the register.

Таким образом, устройство работает в случае, если величина сигнала с выхода усилител  3 не превышает уровн , задаваемого порогом срабатывани  компаратора 4, т.е. внутри оптимального динамического диапазона усилительно-регистрирующего тракта, соответствующего максимальной точностиThus, the device works if the signal from the output of the amplifier 3 does not exceed the level specified by the trigger threshold of the comparator 4, i.e. within the optimal dynamic range of the amplifying-recording path corresponding to the maximum accuracy

0 измерений.0 measurements.

При достижении верхней границы срабатывани  компаратора 4 (сигнал с выхода термобатареи 1 достиг и начинает превышать верхнюю границу оптимального диа5 пазона усилительно-регистрирующего тракта) выход компаратора 4 переходит в состо ние логической единицы и формирователь 6 по переднему фронту процесса этого перехода вырабатывает импульсWhen the upper limit of operation of the comparator 4 is reached (the signal from the output of thermopile 1 has reached and begins to exceed the upper limit of the optimal range of the amplifying recording path), the output of the comparator 4 goes to the state of a logical unit and the driver 6 generates a pulse on the leading edge of the transition process

нормированной длительности и амплитуды.normalized duration and amplitude.

Порог срабатывани  компаратора 3 задаетс  потенциометром 5, равным верхней границе оптимального диапазона усилительно-регистрирующих блоков схемы усилител  3 и АЦП 14. По сигналу форми- ровател  6, поступающему на ключ 8, к термобатарее подключаетс  потенциометр 10, одновременно этот же импульс формировател  6 через логический элемент ИЛИ-НЕ 7 отключает вход усилител  3 от термобата- реи 1. Напр жение с выхода потенциометра 10 поступает на термобатарею в течение времени импульса с выхода одновибратора и ток. протекающий под действием этого напр жени , создает тепловой поток, на- правленный навстречу воздействующему на термобатарею потоку и компенсируй - щий его. По окончании импульса формировател  6 вход усилител  3 соедин етс  ключом 2 с термобатареей 1, а выход потен- циометра 10 отключаетс  от термобатареи.The trigger threshold of the comparator 3 is set by a potentiometer 5 equal to the upper limit of the optimal range of the amplifying recording units of the amplifier 3 and the ADC 14. The shaper 10 is simultaneously connected to the thermopile by a signal from the shaper 6, fed to the key 8, and simultaneously the same pulse of the shaper 6 through a logical the element OR-NOT 7 disconnects the input of the amplifier 3 from the thermopile 1. The voltage from the output of the potentiometer 10 goes to the thermopile during the pulse time from the output of the one-vibrator and the current. Flowing under the action of this voltage creates a heat flux directed towards the current acting on the thermopile and compensating for it. At the end of the pulse of the former 6, the input of the amplifier 3 is connected with a switch 2 to the thermopile 1, and the output of the potentiometer 10 is disconnected from the thermopile.

В случае больших по величине тепловых потоков переключение термобатареи 1 с входа усилител  на его выход и обратно происходит многократно до тех пор, пока импульс с выхода генератора 12 через формирователь 11 не подключит выход усилител  3 к термобатарее 1, отключив ее через логический элемент ИЛИ-НЕ 7 с помощью ключа 2 от входа усилител . При этом встречный тепловой поток, возникающий в спа х термобатареи 1 под действием тока, протекающего при подаче на термобатарею 1 напр жени  с выхода усилител  3, пропорционального сигналу термобатареи 1, в мо- мент переключени  термобатареи 1 на выход усилител  3 компенсирует тепловой поток, поступающий в калориметр, а величина сигнала усилител  3, как и ранее, через АЦП записываетс  в регистр 17. Одновре- менно в регистр на вторую группу входов считываетс  цифровой код счетчика 16, индицирующий количество переключений термобатареи с входа усилител  3 на его выход, т.е. полное число циклов точной компенса- ции поступающего в калориметр теплового потока. По окончании записи выходных цифровых кодов счетчик обнул етс .In the case of large heat fluxes, switching the thermopile 1 from the amplifier input to its output and back repeatedly occurs until the pulse from the generator 12 output through the driver 11 connects the output of amplifier 3 to the thermopile 1, disconnecting it through the logical element OR NOT 7 using key 2 from the amplifier input. At the same time, the counter heat flux arising in thermopathic spaces 1 under the action of the current flowing when voltage is applied to thermopile 1 from amplifier 3 output is proportional to thermopile 1 signal at the time of thermopile 1 switching to amplifier 3 compensates heat flux the calorimeter and the signal value of the amplifier 3, as before, is written to the register via the ADC. At the same time, the digital code of the counter 16 is read into the register for the second group of inputs indicating the number of thermopile switches from amplifier 3 at its output, i.e., the total number of cycles of accurate compensation of the heat flux entering the calorimeter. When the recording of the output digital codes is completed, the counter is zeroed.

В устройстве обеспечиваетс  автоматическое поддержание сигнала с выхода тер- мобатареи 1 в пределах оптимального динамического диапазона усилительно-регистрирующего тракта, соответствующегоThe device provides automatic maintenance of the signal from the output of the thermopile 1 within the optimum dynamic range of the amplifier-recording path

Claims (1)

максимальной точности измерений теплового потока, несмотр  на то, что амплитуда измер емого теплового потока может существенно ( в 10 раз) превышать величину теплового потока, соответствующего верхней границе диапазона измерительно-регистрирующего тракта известных устройств. Формула изобретени  Калориметр, содержащий дифференциальную термобатарею, размещенную в рабочей и опорной  чейках, усилитель, генератор импульсов и первый кл.о чающийс  тем. что, с целью расширени  диапазона измерений, в него введены компаратор , подключенный к выходу усилител , второй и третий ключи, первый, второй, третий и четвертый формирователи, элемент ИЛИ-НЕ, аналого-цифровой преобразователь , счетчик, регистр и первый и второй потенциометры с источником опорного напр жени , при этом первый потенциометр включен между источником опорного напр жени  и инвертирующим входом к,омпаратора. выходом через первый формирователь подключенного к счетному входу счетчика, лервому входу элемента ИЛИ-НЕ и управл ющему входу второго ключа, вход которого объединен с входами первого и третьего ключей и подключен к выходу дифференциальной термобатареи, а выход соединен с источником опорного напр жени  через второй потенциометр, выходы первого и третьего аналоговых ключей, соединены соответственно с входом и выходом усилител , подключенным к входу аналого-цифрового преобразовател , выход управлени  которого подключен к входу управлени  регистра непосредственно, а к входу сброса счетчика - через четвертый формирователь, выходы счетчика соединены с второй группой входов регистра, подключенного первой группой входов к выходам аналого-цифрового преобразовател , вход управлени  которого через третий формирователь соединен с выходом генератора импульсов, подключенного через второй формирователь к управл ющему входу третьего ключа и к второму входу элемента ИЛИ-НЕ, выходом подключенного к управл ющему входу первого ключа, а третьи выводы первого и второго потенциометров соединены с общей шиной калориметра .maximum accuracy of heat flux measurements, despite the fact that the amplitude of the measured heat flux can significantly (10 times) exceed the heat flux corresponding to the upper limit of the measuring-recording path of known devices. Claims of Invention A calorimeter containing a differential thermopile disposed in a working and reference cell, an amplifier, a pulse generator, and a first cell. that, in order to extend the measurement range, a comparator is connected to it, connected to the output of the amplifier, the second and third keys, the first, second, third and fourth drivers, an OR-NOT element, an analog-to-digital converter, a counter, a register, and the first and second potentiometers with the source of the reference voltage, with the first potentiometer connected between the source of the reference voltage and the inverting input to the omparator. output through the first driver connected to the counter input of the counter, the left input of the element OR NOT and the control input of the second key, the input of which is combined with the inputs of the first and third keys and connected to the output of the differential thermopile, and the output connected to the reference voltage through the second potentiometer The outputs of the first and third analog switches are connected respectively to the input and output of the amplifier connected to the input of the analog-digital converter, the control output of which is connected to the input of the control register directly, and to the reset input of the counter through the fourth driver, the counter outputs are connected to the second group of inputs of the register connected by the first group of inputs to the outputs of the analog-digital converter, the control input of which through the third driver is connected to the output of the pulse generator connected through the second driver to the control input of the third key and to the second input of the element OR NOT, the output connected to the control input of the first key, and the third terminals of the first and second potentials ometrov connected to the common bus calorimeter.
SU894745293A 1989-10-05 1989-10-05 Calorimeter SU1686316A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894745293A SU1686316A1 (en) 1989-10-05 1989-10-05 Calorimeter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894745293A SU1686316A1 (en) 1989-10-05 1989-10-05 Calorimeter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1686316A1 true SU1686316A1 (en) 1991-10-23

Family

ID=21472639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894745293A SU1686316A1 (en) 1989-10-05 1989-10-05 Calorimeter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1686316A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523760C1 (en) * 2013-01-09 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологического приборостроения с опытным производством Российской Академии наук (ИБП РАН) Method of measuring thermal effects using differential modulation scanning calorimeter and calorimeter therefor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 290184, кл. G 01 К 17/08, 1969. Авторское свидетельство СССР Nf 1247687. кл. G 01 К 17/02, 1984. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523760C1 (en) * 2013-01-09 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологического приборостроения с опытным производством Российской Академии наук (ИБП РАН) Method of measuring thermal effects using differential modulation scanning calorimeter and calorimeter therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3875503A (en) Dual slope type resistance deviation measuring apparatus
US5479103A (en) Non-linear voltage measuring implementing capacitor charging time
JPS6166971A (en) Method and circuit for measuring resistance of temperature detector and digitizing it
SU1686316A1 (en) Calorimeter
US3157789A (en) Radiation detection system comprising a pulse integrator
US3631467A (en) Ladderless, dual mode encoder
SU537385A1 (en) Device for measuring digital magnetic recording parameters
US3857097A (en) Compensating techniques for sensitive wide band voltmeters
SU1672239A1 (en) Multichannel temperature measuring unit
JPH0782065B2 (en) Power supply circuit for IC tester measurement
SU1560987A1 (en) Digital meter of temperature
SU1229594A1 (en) Digital thermometer
SU823900A1 (en) Device for measuring temperature
SU1674374A1 (en) Analog-to-digital temperature converter
RU2025044C1 (en) Method of digital measurement of temperature and device for its realization
SU773451A1 (en) Apparatus for measuring temperature
SU1101690A1 (en) Device for measuring temperature
SU1506298A1 (en) Device for measuring temperature
SU375566A1 (en) DIGITAL VOLTMETER
SU457939A1 (en) Device for measuring complex electrical circuit parameters
SU1267171A1 (en) Digital temperature meter
SU1744617A1 (en) Device for measuring environment parameters
SU958875A1 (en) Device for measuring temperature
SU894607A1 (en) Sawtooth voltage non-linearity coefficient meter
SU970134A1 (en) Digital temperature meter