SU934253A1

SU934253A1 - Устройство дл измерени показател тепловой инерции термопар

Info

Publication number: SU934253A1
Application number: SU802988270A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Анатольевич Вильщук; Сергей Васильевич Фроловский
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1980-10-02
Filing date: 1980-10-02
Publication date: 1982-06-07

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, например, при измерении показателя тепловой инерции промышленных термопар в условиях естественного теплообмена термопары со средой, в которой она находится.

Известно устройство для измерения показателя тепловой инерции термопреобразователей, содержащее усилитель, корректирующее звено, делитель сумматор, счетчик импульсов tl ].

Недостатком устройства является низкая точность измерения.

Известно также устройство для измерения показателя тепловой инерции термометров сопротивления, содержащее усилитель, коммутатор, запоминающее . устройство с устройством сброса сигнала, две схемы сравнения, ключ, измеритель временных интервалов, источник нагрева термометра, переключатель [2].

²

В устройстве термометр сопротивле ния включен к плечо мостовой схемы, которая перед измерением балансирует ся. При измерении показателя тепловой инерции термопары последнюю не⁵ обходимо включать в специальную схему, обеспечивающую нулевой выходной . сигнал при различных температурах. Это ведет к снижению точности измере ния.

⁰ Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения показателя тепловой инерции термопары, содержащее нагреватель, усилитель, переключатель, запоминающее устройство с ключом • сброса, масштабный усилитель, зна-_ логовый ключ, схему сравнения, уст_Λ ройство сброса, цифровой индикатор ‘временных интервалов.

В устройстве первоначально фиксируется уровень Е_о - установившееся значение выходного сигнала тер934253 4 сов, выход которого подключен к тактовому входу блока коммутации и сброса.

На чертеже предлагаемого мопары, пропорциональное температуре среды, в которой она размещена. Затем,после нагрева термопары, измеряется промежуток д t между моментами времени tи t^, в которые выходной сигнал термопары достигает пороговых значений Е^ и Е^. Подбором элементов масштабного усилителя добиваются выполнения соотношений

V^Eo ^{= 1}>272; Ε_α/Ε_ο=1,10, при которых показатель тепловой инерции термопары при этом точность измерения V пропорциональна точности выполнения упомянутых соотношений между Е_о, Е _л и Е^ [37· Недостатком устройства является то, что момент записи значения Е моменты и разделены достаточно большим временным интервалом который из-за внешних воздействий, а также из-за нагрева термопары, температура контролируемой среды изменится, а устройство при фиксировании моментов времени t _л и tпо достижении сигналом термопары значений Е _Ί и Eq. это изменение не учитывает.

Цель изобретения - повышение точности измерения показателя тепловой инерции термопар.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй и третий блоки памяти с ключами сброса, при этом все блоки памяти своими входами подключены через первый аналоговый ключ к выходу усилителя, два логарифмирующих усилителя, подключенных к блокам памяти, причем выход первого блока памяти подключен к неинвертирующему входу первого логарифмирующего усилителя, выход второго блока памяти - к инвертирующему входу первого и неинвертирующему входу второго логарифмирующих усилителей, выход третьего блока памяти - к инвертирующему входу второго логарифмирующего усилителя, дифференциальный усилитель_t неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого, а инвертирующий вход - к выходу второго логарифмирующих усилителей, второй аналоговый ключ, через который измерительный прибор подключен к выхо-ДУ дифференциального усилителя, блок коммутации и сброса, который своими выходами подключен к управляющим входам аналоговых ключей и ключам сброса блоков памяти, генератор импульизображена блок-схема устройства.

Устройство теля тепловой жит нагреватель 1

IS для измерения показаинерции термопар содер, усилитель 2, пе10 реключатель 3 Д-пя подключения термопары 4 к нагревателю 1 или к входу усилителя 2, первый аналоговый ключ 5, содержащий элементы 6 и 8 коммутации для подключения выхода усилителя 2 к входам блоков 9'11 памяти с ключами сброса соответственно, первый логарифмирующий усилитель 12, неинвертирующий вход которого подключен к выходу блока 9 памяти, инвертирующий вход - к выходу блока 10 памяти, второй логарифмирующий усилитель 13» неинвертирующий вход которого подключен к выходу блока 10 памяти, инвертирующий вход - к выходу блока 11 памяти, дифференциальный усилитель 14, неинвертирующий вход которого подключен к выходу логарифмирующего усилителя 12, инвертирующий вход - к выходу логарифмирующего усилителя 13» измерительный прибор 15, подключенный к выходу дифференциального усилителя 14 через второй аналоговый ключ 16, генератор 17 импульсов, подключенный к тактовому входу блока 18 коммутации и сброса, который содержит пятиразрядный регистр 19 сдвига, выход первого разряда которого подключен к управляющему входу элемента 6 коммутации, выход второго разряда - к управляющему входу элемента 7 коммутации, выход третьего разряда - к управляющему входу элемента 8 коммутации, выход четвертого разряда - к S-входу первого RS-триггера 20, выход Q которого подключен к управляющему входу второго аналогового ключа 16, и через инвертор 21 и логический элемент 22- к S-входу второго RS-триггера 23, выход Q которого подключен к одному из входов логического ключа 24, выход пятого разряда - к входам ключей сброса блоков 9 ~ 11 памяти, ключ 25 ~ для подачи нулевого потенциала на второй вход логического элемента 22 и на Инвертор 26, выход которого подключен к установоч'ному входу регистра 19 сдвига и к R-гвходу RS-триггера 20, ключ 27 <1 so для подачи нулевого потенциала на вход инвертора 28, выход которого подключен к R-входу RS-триггера 23, причем второй вход логического ключа 24 является тактовым входом бло- 5 ка 18 сброса и коммутации, а его выход подключен к тактовому входу регистра 19 сдвига.

Устройство работает следующим образом. 1Q

Перед началом измерений производят кратковременное замыкание ключа 25 Сброс. Полученные при этом на выходах инвертора 26 и логического элемента 22 сигналы логической еди- 1S ницы устанавливают RS-триггер 20 по выходу Q и RS-триггер 23 по выходу состояние логического нуля, а пятиразрядный регистр 19 сдвига - в состояние 00001. При этом второй аналого- ₂0 вый ключ 16 отключает измерительный прибор 15 от выхода дифференциального (усилителя 14, логический ключ 24 не пропускает сигнал от генератора 17 импульсов на вход регистра 19 сдви- ₂₅га, который сигналом логической единицы на выходе пятого разряда производит сброс в блоках 9 - 11 памяти. ПосЛе нагрева термопары током нагревателя 1 ее подключают переключате- _wлеи 3 к усилителю 2, напряжение на входе которого с' этого момента времени начинает убывать по экспоненте к значению, соответствующему температуре контролируемой среды. При кратковременном замыкании ключа 27 Пуск³⁵сигнал логической единицы, появляющийся на выходе инвертора 28, перебрасывает RS-триггер 23» выходной сигнал которого открывает логический ключ 24. На вход регистра 19 сдвига начинают поступать тактовые импульсы от генератора 17, которые через постоянные интервалы времени At, равные периоду следования импульсов Т, последовательно устанавливают выходы регистра 19 сдвига в состояния 10000, 01000, 00100, 00010. При этом сигналы логической единицы на выходах первых трех разрядов последовательно открывают элементы 6-8 коммутации в ⁵⁰указанном порядке, и в блоки 9 ” 11 памятиί записываются уровни напряже- „ ний Е^, Е^и Е₃, соответствующие выходным сигналам усилителя 2 через интервалы времени At. По окончании за-⁵⁵писи уровней сигнала на выходе логарифмирующего усилителя 12 установится сигнал, соответствующий lgfE^-E^), на выходе логарифмического усилителя

- Ig(E^-E^), а на выходе дифференциального усилителя 14

IgiE-rE^-lgiE.-E ) = Igf(E -Е1/ /(E_q-E₃)J. ³ ’

По сигналу логической единицы на выходе четвертого разряда регистра сдвига RS-триггер 23, сигнал на который поступает через инвертор 21 и логический элемент 22, перебрасывается в исходное состояние, закрывая логический ключ 24, RS-триггер перебрасывается также и открывает второй аналоговый ключ 16, который подключает измерительный прибор 15 к выходу дифференциального усилителя 14.

Показатель тепловой инерции термопреобразователей можно определить из выражения * =Δί/1η[(Ε₁-Ε₁)/(Ε_α-Ε₃)] .

Это выражение можно привести к следующему виду ^At-lgS/lgC^-Ep/iE^-Ej)].

В предлагаемом устройстве дифференциальный усилитель 14 имеет коэффициент усиления

K=(at·lg2)~ -const.

Таким образом, сигнал на его выходе, величина которого контролируется измерительным прибором 15» равен

S«K.1gt(E<E<j,) /(E_Q-E₃)]=1/t. Измерительный прибор, шкала которого проградуирована в значениях · 1/S, показывает прямое значение*? .

Применение предлагаемого устройства для измерения показателя тепловой инерции промышленных термопар позволяет повысить томность измерения нестационарных температур контролируемых объектов, что ведет к упрощению, а следовательно, и к удешевлению систем автоматического контроля и регулирования технологическими процессами.

Claims

1.Авторское свидетельство СССР К 300783, кл. G 01 К , 1969.

2.Авторское свидетельство СССР f 525862, кл. G 01 К 15/00, 1975.

3.Авторское свидетельство СССР № 655912, кл. G 01 К 15/00, 1977 (прототип).

ff

i /f

I I

ur I