Устройство для измерения теплофизических характеристик веществ

Устройство для измерения теплофизических характеристик веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D G 01 N 25 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21.) 3468011/18-25 (22) 12.07.82 .(46) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) Л.И. Иоффе и E.Â. Качалов (71) Государственное специальное конструкторское бюро теплофизического приборостроения (53) 536.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 672552, кл. G 01 N 25/18, 1978, 2, Курепин В.В., Козин В.М. Образ. цовый экспресс-измеритель теплопро-. водности с прямым отсчетом. — "Измерительная техника", 1980, 9 6, с.74 (прототип). (54)(57) УСТРОЯСТВО,ПЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ .ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕЩЕСТВ при квазистационарном тепло.-вом режиме, состоящее из двух тепло-. проводящих блоков, измерителя перепада температур между ними и тепломера, двух усилителей, схемы задержки, сумматора напряжения и функцио,.SU„„2 A, наль ного преобразователя, причем

-вход первого усилителя соединен с измерителем перепада температур, вход второго - с тепломером, выходы усилителей соединены с функциональным преобразователем: первого - через сумматор, а второго — через сумматор, схему задержки и непосредственно, отличающееся тем, что, с целью повьиаения точности измерений, в него введены элементы И; НЕ, И-НЕ, счетчик импульсов, HS-триггер и таймер, причем первый вход элемента

И-НЕ соединен с функциональным преоб разователем, а второй - с функциональным преобразователем и прямым выходом RS-триггера, выход элемента Е

И-HE через таймер подключен к R-входу RS-триггера и входу элемента НЕ, входы элемента И соединены с выходаме схемы эадесххи и элемента ХХ, а выход через счетчик. импульсов подключен К S-входу RS-триггера.

1052963

Изобретенйе относится к технике измерения теплофиэических характерис- тик веществ, например коэффициента теплопроводности, и может OblTb использовано н научно-исследовательских и заводских лабораториях при проведении экспрессных измерений.

Известно устройство для измерения теплофизических характеристик веществ при кваэистационарном тепловом режиме, содержащее два теплопрово- 10 дящих блока, .измеритель перепада температур между ними и тепломер, два усилителя, сумматор напряжения, функциональный преобразователь, цифровое устройство отображения информации(1). 5

Недостатком устройства является то, что обработка рабочей формулы и отображение информации производится но всем диапазоне измерения перепада температур и теплового потока,включая нерабочие начальный и конечный участки. Это приводит к субъективным ошибкам, в результате чего снижается точность измерения и.производитель1 ность, так как требует неоднократного

25 повторения опыта и статистической обработки информации.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для экспрессных измерений теплопроводности, содержащее два

30 теплопроводящих блока, измеритель перепада температур между ними и тепломер, два усилителя, схему задержки, сумматор напряжения,функцинальный преобразователь и устройство отображения информации, причем вход первого усилителя соединен с измерителем перепада температур, вход второго — с тепломером, выходы усилителей соединены с функциональным 40 преобразователем; первого — через сумматор, а второго - через сумматор, схему задержки и непосредственно(2 .

Это Устройство позволяет исключить нерабочий начальный участок, однако в дальнейшем обладает теми же недостатками, что и известное.

Цель изобретения — повьааение точности измерения.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство, состоящее из,двух теплопроводящих блоков, измерителя перепада температур между ними и тепломера, двух усилителей, схемы задержки, сумматора напряжения и функционального преобразователя, причем вход первого усилителя соединен с измерителем перепада температур, вход второго — с тепломером, выходы усилителей соединены с функциональным преобразователем: первого — через сум- 60 матор, второго - через сумматор, схему задержки и непосредственно, введены элементы И, НЕ, И-НЕ, счетчик импульсов, RS-триггер и таймер, причем первый вход элемента И-НЕ соединен с функциональным преобразователем, а второй — с функциональным преобразователем и прямым выходом

RS-триггера, выход элемента И-НЕ, через таймер подключен к H-входу

RS-триггера и входу элемента НЕ, входы элемента И соединены с выходами схемы задержки и элемента НЕ, а выход через счетчик импульсов подклю чен к S-входу триггера.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные зависимости параметров, иллюстрирующие принцип работы схемы управления.

Устройство состоит из " еплопроводящих (медных) блоков 1 и ?, между которыми находится испытуемый образец 3. В верхнюю часть блока 2 введен тепломер. Сигнал, характеризующий перепад температур между блоками, усиливается усилителем 4, а сигнал с тепломера усиливается усилителем 5,. Компенсация контактных термических сопротинлений осуществляется сумматором 6, подключенным непосредственно к выходу усилителя

4 и через делитель напряжения к выходу усилителя 5. Выходы сумматора

6 и усилителя 5 соединены с функциональным преобразователем, IIpH чем выход усилителя 5 однонременно соединен со схемой 7 задержк:,между схемой задержки и функциональным преобразователем включена схема управления, состоящая из элемента И Б, счетчика 9 импульсов, RS-триггера

10, элементов HE 11 и И-HE !2 и таймера 13. Отображение информации осуществляется блоком 14 индикации, включенном на выходе функционального преобразователя 15.

Устройство работает следующим образом.

Теплопроводящий блок 1 нагревают относительно теплопронодяцего блока

2 на несколько градусон. Вводят исследуемый образец 3 и в -результате протекания через него теплового потока на выходе усилителей 4 и 5 возникают электрические сигналы, пропорциональные соответственно перепаду температур и теплоному потоку. Сигналы с выхода усилителей 4 и 5 поступают на сумматор 6, который осуществляет вычисление температурного перепада на исследуемом образце с исключением температурного перепада на контактных термических сопротивлениях.

Рабочая формула для коэффициента теплопронодности при квазистационар- ном тепловом режиме имеет нид а

T 11-Т где q, — тепловой поток; . d - высота исследуемого образца;

Т.„ -T2- перепад температур на исследуемом образце.

1052963 пуск таймера 13 через элемент И-НЕ

12, на второй вход которого поступают тактовые импульсы функционального преобразователя. После еаданной таймером 13 выдержки времени, равной или близкой к периоду квазистационарного режима, происходит выдача команды для окончания обработки функциональным преобразователем 15. Отображение информации производится блоком 14 индикации.

Повышение точности измерения досигается за счет увеличения точности определения кваэистационарного теплового режима в процессе проведения опыта по измерению коэффициента теплопроводности твердых, механически обрабатываемых материалов.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет без статистической обработки получить достоверный результат иэмррения и при эксплуатации его в различных отраслях промышленности увеличить процент выхода годных иэделий, повысить их качественные характеристики.

15

f йппульсы ионеняющеггсе иастоты слеаооанил о гаоигиногти! om mrïëî про5одности натериала

t оьтооые инпульсы соуннггиона,еьноео ак оораоооателе

&гнал .запасла тайнера (и/„) сигнал оь,оаиь наносы олл ононианил оараоотни тунниионольного пгеоорооооателе

Фиг. г

Ее обработка осуществляется функцональным преобразователем 15,данные; в который вводятся с выходов сумматора 6 напряжения и усилителя 5.Начало обработки осуществляется после получения команды с прямого выхода

RS-триггера 10 1 работой которого управляет счетчик 9 импульсов. Сигнал с выхода усилителя 5 поступает на схему 7 задержки, которая формирует импульсы изменяющейся частоты следования в зависимости от теплопроводности материала с момента, близкого к квазистационарному.Чем выше теплопроводность, тем больше вероятность совпадения процесса формирования импульсов с началом квазистационарного режима. Сформированные схемой 7 задержки импульсы через элемент И 8 поступают на счетчик 9 импульсов, который позволяет осуществить запуск В8-триг,гера 10 в момент наступления квазистационарного режима. RS-триггер

10 выдает команду функциональному преобразователю для начала обработки и одновременно осуществляет эа1

urnun с оьггооа усилипгеле на сееегу оаА,аье еи

:"иенолы .гапусна Ю. триггера Ю

ВНИИПН Заказ 8860/40

Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4