Устройство для измерения теплофизических коэффициентов веществ

Устройство для измерения теплофизических коэффициентов веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЕ;цЕСТВ , содержащее измерительную ячейку и источник опорного напряжения , подключенные ко вхоДУ преобразователя напряжения в частоту, источник теплового импульса, вчход которого соединен с входом измери- . тельной ячейки, устройство управления , соединенное с блоком индикации; отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона температур , при которых проводятся измерения, и сокращения времени измерения, в него введены коммутатор , бескорпуснне транзисторы в качестве датчиков температуры, информат;ионные выходы которых параллельно с вмходом источника опорного напряжения через ког/1мутатор подсоединены к преобразователю напряжения в частоту,, процессор и запоминающее устройство, причем два информационных и два управляющих входа процессора подключены к информационным выходам преобразователя напряжения в частоту и запоминаюшего . устройства и управляющим выходам устройства управления и запоминающего устройства соответственно, второй выход последнего соединен с входом устройства управления, а. информационные выходы процессора с входами блока индикации и запоминающего устройства. :п iti :л :л 10

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И1

3(5!) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3469295/18-25 (22) 12.07.82 ,,(46) 15.11.83. Бюл. 9 42 (7 2) В. P Цибульский, И . Н . Пешехонов, P.È. Медведский, В.И. Силифонкин и С.М. Быданов (71) Тюменский индустриальный инсти тут им. Ленинского комсомола (53) 536 ° 2(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 725005, кл. Q 01 М 25/18, 1976.

2. Цибульский B.P., Постнова t0.Å

Прибор для экспресс-анализа теплофизических характеристик мерзлого грунта. Изд ВУЭов. — "Горный жур-. нал", 1981, 9 5, с. 13-16 (прототип) . (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЕ1ЦЕСТЗ, содержащее измерительную ячейку и источник опорного напряжения, подключенные ко входу преобразователя напряжения в частоту, источник теплового импульса, выход которого соединен с входом измери-. тельной ячейки, устройство управления, соединенное с блоком индикации, о т л и ч а ю щ е- е с я тем, что, с целью расширения диапазона тем-. ператур, при которых проводятся измерения, и сокращения времени измерения, в него введены коммутатор, бескорпусняе транзисторы в качестве датчиков температуры, информационные выходы которых параллельно с -выходом источника опорного напряжения через коммутатор подсоединены к преобразователю напряжения в частоту,, процессор и запоминающее устройство,. причем два информационных и два управляющих входа процессора подключены к информационн.-1м выхода.» преобразователя напря- Е жения в частоту и запоминающего устройства и управляющим выходам устройства управления и запоминающего устройства соответственно, второй выход последнего соединен с входом устройства управления, а . Я информационные выходя процессора с входами блока индикации и запоминающего устройства.

1054755

Изобретение относится к области измерений теплофизических характеристик твердых и сыпучих материалов в мерзлом и талом состоянии и может быть использовано в геокриологических или просто мерэлотных исследованиях.

Известно устройство для измерения коэффициента теплопроводности, температуропроводности, содержащее источник теплового импульса, измерительную ячейку, преобразователь, устройство управления, блок индикации (1) .

Однако устройство требует дополнительных измерении и вычислений для определения всех трех коэффициентов, т.е. имеет достаточно большое время исследования образца Кроме того, оно предназначено для теплофизических исследований в области положительных температур.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устроиство для экспресс-анализа теплофизических характеристик мерзлого грунта, содержащее измерительную ячейку с вмонтированными микро термосопротивлениями в качестве датчиков температуры, источник теплового импульса, выход которого соединен с входом измерительной ячейки, преобразователь напряжения в частоту информационный вход которого подключен к выходу измерительной ячейки, устройство управления, выходы которого соединены с вторым входом пре образователя напряжения в частоту и входом арифметического устройства и блока индикации, вход которого через арифметическое устройство соединен с выходом преобразователя напряжения в частоту. В устройстве использован нестационарный метод одиночного теплового импульса, в котооом должны быть измерены равновесные температуры до и после нагрева и интеграл разности температуры двух сторон плоского образца Т ()

1 и Try(() . По указанньпл измеренным величинам расчетным путем определяютсч коэффициенты теплопроводности, температуропроводности и удельная тенлоемкость (2) .

Однако это устройство отличается узким диапазоном температур образца от -5 до +5 C и недостаточной производительностью, так как в нем использованы микротермосопротивления, имеющие недостаточную чувствительность и надежность, и для получения коэффициентов теплопроводности, температуропроводности, теплоемкости необходимы дополнительные вычисления, учитывающие тепловой поток и геометрию образца.

Цель изобретения — расширение диапазона температур, при которых определяются теплофизические коэФфи циенты образца при сохранении прежних метологических характеристик, и сокращение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержакlee измеритульную ячейку и источник опорного напряжения, подключенные к входу преобразователя напряжения в частоту, источник теплового им10 пульса, выход которого соединен с входом измерительной ячейки, устройство управления, соединенное с блоком индикации, вводятся коммутатор, бескорпусные транзисторы в качестве датчиков температуры, информационные выходы которых параллельно с выходом источника опорного напряжения через коммутатор подсоединены с преобразователю напряжения в частоту, процессор и запоминающее устройство, причем два информационных и два управляющих входа процессора подключены к информационным выходам преобразователя напряжения в частоту и запоминающего устройст-. ва и уппавляющим выходам устройства управления и запоминающего устройства соответственно, второй выход последнего соединен с входом устройства управления, а информационные выходы процессора — с входами блока индикации и запоминающего устройства.

Введение процессора и постоянного запоминающего устройства (Зу) позволяет автоматически программным

35 путем производить корректировку характеристик измерительных преобразователей и все необходимяе расчеты с учетом теплового потока и геометрии образца.

4О На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Схема включает измерительную ячейку 1 с дифференциально включенными бескорпусными транзисторами

45 Т 1 и Т 2 в качестве датчиков температуры, с образцом (О) и нагревателем, источник теплового импульса 2, источник опорного йапряжения

3, коммутатор 4, преобразователь напряжения в частоту 5, устройство управления (УУ) б, процессор 7, ЗУ 8, блок индикации 9 и устройство ручного ввода и управления 10. Информационные входы обозначены индексом И, Устройство работает следующим образом.

Оператор запускает прибор через блок ручного управления 10, по сигналу которого УУ б считывает первую

60 команду с Зу 8 и подает сигнал на кратковременное включение источника . теплового импульса. 2 . Тепловой импульс создает в исследуемом образце перепад температуры между нагре65 ваемой и изолированной его поверх1054755

Составитель В. Гусева

ТехредСаЛегеза Корректор В Бутяга

Редактор О. Колесникова

Заказ 9095!50 Тираж 873 Подписное

ЗНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий — 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 ностями. Одновременно Уу б подает очередную команду начала работы на комглутатор 4 и процессор 7, которые после операции самокалибpoBI

Очередная команда с ЗУ 8 передается через Уу б для коммутатор 4 .и преобразователя 5 и процессора 7 на выполнение интегрирования в реальном масштабе времени, и в момент достижения значения дифференциала (Т (Ц -Тт(а)1 а 2% от максимума происходит остановка интегрирования и пересылка результата в блок индикации 9 и Зу 8. Следующая команда повторяет процесс измерения равновесной температуры изолированной поверхности образца Тк и пересылает ее значение на блок индикации

9 и ЧЗУ 8. После окончания процесса измерения Уу б инициирует мерцающий сигнал на передней панели прибора.

После чего оператор через устройство ручного управления 10 подает команду на УУ б, которое запускает программу расчета Я, К, С5 с учетом геометрии образца, теплового потока

Q и последовательную вчдачу результатов измерения всех трех коэффициентов в размерности системы CH.

Предлагаемого устройства имеет диапазон те.лператур исследования образца +30 С при сохранении значения погрешности измерения и пов15 торяемости в пределах 4-5%. Кроме того, в приборе исключены операции ручного расчета, что позволяет сократить время измерения почти в два раза по сравнению с прототипом и э 10- 20 раз по сравнению с промышленными приборами.