SU1688135A1 - Способ определени показател тепловой инерции частотных термопреобразователей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к теплотехническим измерени м и позвол ет повысить точность определени  показател  тепловой- инерции термопреобразователей с частотным выходным сигналом путем уменьшени  методической погрешности. Подсчитываетс  число выходных импульсов термопреобразовател  в трех равных интервалах времени При этом начало второго и третьего интервалов времени сдвинуто по отношению к началу первого и второго на интервал времени ф, равный 0,3-0,4 длительности интервала времени счета. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 2 тактовых импульсов , распределитель 3 импульсов, формирующий совместно с триггерами 4-7 три счетных интервала, два логарифмирующих реверсивных счетчика 11, 12, формирующих совместно с блоком 14 вычитани  и блоком 15 делени  результат измерени  2 с п ф-лы, 3 ил. S

Description

«ШЁ.

О5

00

оо

СО

ел

Изобретение относитс  к теплотехническим измерени м и может быть использовано при измерении показател  тепловой инерции (ПТИ) частотных термопреобразователей (ЧТП), например пье:юкварцевых преобразователей температуры, как в лабораторных, так и в заводских услови х.

Цель изобретени  - повышение точности определени  ПТИ частотных термопреобразователей путем снижени  методической погрешности.

На фиг. 1 представлен график выходной частоты преобразовател  в период регул рного теплового режима после воздействи  на него скачка температуры; на фиг. 2 - блок-схема устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов в характерных точках работающего устройства.

Сущность способа определени  показател  тепловой инерции частотных термопреобразователей заключаетс  в следующем

При подаче на вход термопреобразовател  температурного скачка его выходна  частота в период регул рного теплового режима измен етс  по экспоненциальному закону вида

F(f)5 +(FH -FK )exp(- Ј)Ј + +A/rexp-(f),(1)

где FH и FH - начальное и конечное значени  частоты ЧТП соответственно;

AF Ff, -f- , причем FH ЈQ. Осуществл   при помощи счетчика подсчет числа импульсов выходной частоты ЧТП на прот жении временного промежутка Л/, получим значение числа импульсов N, зафиксированное счетчиком, равное:

Л/, F(t) ДН-Д/М 1-ехр(-4)

Ј Дг+Д/М1 - x)

(2)

Л/,

где обозначено: ехр()Спуст  некоторый промежуток времени , т. е. до момента окончани  первого временного интервала, начинают подсчет числа Л/г импульсов во втором временном интервале, равном по длительности первому:

о

F(t) Д/+ЛЛ;(1-)ехр(-2.) (3)

fT

Соответственно, за третий временной интервал, начало которого сдвинуто относительно начала второго интервала, счетчик зафиксирует число импульсов /Уз, равное:

(г,

N3 F(t),(--j()exp(). (4)

11т

Перва  разность числа импульсов Д/Vi равна

ДМ,А/,-Л Д/МI-jf) (-% (5)

Втора  разность числа импульсов Д/У2 равна соответственно

Д#2 #2-Л/з Д/М1 jr)exp{-|)X

X l-exp(-|)i

t

(6)

Отношение указанных разностей числа импульсов равно:

ДЛ 1

(П

(-Ј) ехр(т}

откуда определ ем значение ПТИ контролируемого термопреобразовател  по расчетной формуле

Vj-Ws

(8)

В реальных услови х определени  ПТИ вследствие неизбежного вли ни  шумов и помех на выходной сигнал ЧТП, а также инструментальных погрешностей измерительных приборов, имеющих случайный характер , подсчет числа импульсов A i, N2 и Мз сопровождаетс  некоторой абсолютной погрешностью измерени  ДАЛ

Как показывают расчеты, наименьшее значение абсолютной погрешности измерени  достигаетс  при -Ј«0,9,, т. е. при ттк

Д

Устройство содержит формирователь 1 импульсов, генератор 2 тактовых импульсов, распределитель 3 импульсов, четыре RS- триггера 4-7, три логических элемента И 8-10, два логарифмирующих реверсивных 5 счетчика 11 и 12, врем -кодовый преобразователь 13, блок 14 вычитани , блок 15 делени  и блок 16 цифровой индикации.

Устройство работает следующим образом .

Выход исследуемого частотного термопреобразовател , значение показател  тепловой инерции которого необходимо определить , подключаетс  к входу формировател  1 и входу «Пуск генератора 2. На термопреь образователь подаетс  тепловой импульс. В период регул рного теплового режима выходна  частота F(t) термопреобразовател  измен етс  во времени по экспоненциальному закону, описываемому формулой (1) и представленному на фиг. 1.

0 Формирователь 1 импульсов преобразует выходную частоту термопреобразовател  в пр моугольные импульсы (фиг. 3.16), котора  через логические элементы И 8-10. выполн ющие роль ключей, управл емых сигналами соответствующих / 5-триггеров

5 4-6, поступают в определенной последовательности на входы сложени  и вычитани  логарифмирующих реверсивных счетчиков 11 и 12.

Генератор 2 тактовых импульсов запускаетс  по входу «Пуск сигналом термопреобразовател  в момент начала регул рного теплового режима. Выходные импульсы генератора 2 (фиг. 3.17), поступа  на распределитель 3, представл ющий собой выполненный на триггерной линейке кольцевой регистр, по вл ютс  поочередно на каждом из выходов распределител  3 и поступают в определенной последовательности на установочные входы / 5-триггеров 4-7.

Длительность р временного промежутка между импульсами определ етс  периодом тактовой частоты генератора 2, а длительность промежутка времени подсчета числа импульсов N, определ етс  пор дком подключени  выводов распределител  3 к входам Л 5-триггеров. Последний-по счету седьмой импульс распределител  3, поступа  на вход «Стоп генератора 2, выключает его и останавливает работу всего устройства.

Таким образом, на выходе каждого RS- триггера образуетс  временной интервал , однако на выходе / 5-триггера 5 этот интервал оказываетс  сдвинутым на врем  по отношению к временному интервалу, образованному на выходе триггера 4, а на выходе триггера 6 - по отношению к триггеру 5 (фиг. 3.18, 3.19, 3.20). На выходе / 5-триггера 7 временной интервал равен ф (фиг. 3.21), поскольку его входы подключены к соседним (п тому и шестому) зыходам распределител  3.

На вход сложени  логарифмирующего реверсивного счетчика 11 через логический элемент 8 во врем  действи  первого импульса с выхода триггера 4 длительностью Д/ поступит /V, импульсов (фиг. 3.22). За второй промежуток времени, равный по длительности первому, не вычитающий вход счетчика 1I через логический элемент 9 поступит импульсов (фиг. 3.23).

Поскольку счетчик 11 выполнен логарифмирующим , на его выходе будет образована кодова  комбинаци , пропорциональна  значению n(N - Л 2).

Аналогичным образом на вход сложени  логарифмирующего реверсивного счетчика 12 через логический элемент 9 поступит NZ импульсов (фиг. 3.23), а на его вычитающий вход через логический элемент 10 - Л/j импульсов (фиг. 3.24), образу  на выходе счетчика 12 к концу третьего промежутка времени А/ кодовую комбинацию, пропорциональную значению 1п(Л 2-/Vs).

Одновременно с выхода / 5-триггера 7 импульс длительностью ф (фиг. 3.21) поступает на вход врем -кодового преобразовател  13 и преобразуетс  в кодовую комбинацию , поступающую на вход блока 15 делени . На второй вход блока 15 делени  подаетс  разность кодовых комбинаций

ln(JV,-JVa)-lnW2-A/3)ln..2.

/V2/V3

с выхода блока 14 вычитани . Поэтому выходной сигнал блока 15 делени  представл ет собой результат измерени , выражаемый зависимостью (8), отображаемый бло- ком 16 цифровой индикации.

Разности N - N% и Л/2-N3 не содержат установившегос  конечного значени  частоты FK , так как оно исключаетс  в процессе вычитани  ИМПУЛЬСОВ.

10

Claims (2)

1.Способ определени  показател  тепловой инерции частотных термопреобразователей , заключающийс  в подсчете числа

выходных импульсов термопреобразовател  на стадии регул рного теплового режима в трех равных, следующих друг за другом интервалах времени, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, начало формировани  второго и третьего интервалов времени задерживают по отношению к началу соответственно первого и второго интервалов времени на интервал времени ф, равный 0,3-0,4 длительности интервалов времени подсчета числа импульсов, а значе5 ние показател  тепловой инерции т термопреобразовател  рассчитывают по формуле

т (гТЙЖ:: т( -)/OV2-А -О ;

/V-j-V3

где A I, N-2 и NZ - число выходных импуль- 0 сов термопреобразовател , подсчитанных в первом, втором и третьем интервалах времени соответственно.

2.Устройство дл  определени  показател  тепловой инерции частотных термопреобразователей , содержащее генератор так5 товых импульсов, выход и управл ющий вход остановки которого соединены с входом и выходом окончани  измерени  распределител  импульсов соответственно, формирователь импульсов, выход которого подQ ключей к первым входам трех логических элементов И, первый логарифмирующий реверсивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом первого логического элемента И, а вычитающий вход - с выходом второго логического элемента И

5 и суммирующим входом второго логарифмирующего реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу третьего логического элемента И, блок вычитани , входы которого соединены с выходами первого и второго логарифмирующих

0 реверсивных счетчиков, а выход подключен к первому входу блока делени , второй вход которого соединен с выходом врем -кодового преобразовател , а выход подключен к блоку индикации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены четыре / 5-триггера, при этом первый, второй и третий выходы распределител  импульсов соединены с первыми установочными входами первого, второго и третьего / 5-триггеров соответственно, выходы которых подключены к вторым входам логических элементов соответственно, четвертый выход распределител  импульсов соединен с вторым установочным входом первого У 5-триг- гера, п тый выход подключен к второму установочному входу второго / 5-триггера

и первому установочному входу четвертого / 5-триггера, второй установочный вход которого соединен с шестым выходом- распределител  импульсов и вторым установочным входом третьего / 5-триггера, а выход подключен к входу врем -кодового преобразовател .

Фиг. I

16

Ml I I I I I I I I I I I I

17

ЛПП П

20

22

ЛИШИМ II J

25

И i I I I I I I I

24

t

t

I

b 111 Mill

Фиг. 5