Способ определения нестационарной температуры

Способ определения нестационарной температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕГШЕРАТУРЫ, заключающийся в регистрации показаний Ui(i) UAi.Vyati,VLiai.)-U.a,VUaii.VUi(i).tiVUzt.(i.iro) U.ltiVUzl il-UzU.VUAt,) где U,Hi,Uz(t;) и U,U,,UiHO;( b2) - соответственно показания и средние значения показаний термопреобразователей в два момента времени; а , «го о и И2

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)4 G О1 К 7 00 ляют по формуле

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3720575 /24-10 (22) 03.04.84 (46) 30.09.85. Бюл. У 36 (72) В.А.Гайский (71) Морской гидрофиэический институт АН УССР (53) 536 ° 53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 399741, кл. G 01 К 7/02, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 645038, кл. С 01 К 7/00, 1976. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОИ ТЕМПЕРАТУРЫ, заключающийся в регистрации показаний U<(4) где U)0<1>UzH,; Ц (f,,) U (. (i=1,2) — соответст венно показайия и средние значения показаний термопреобраэователей в два момента времени; d«, дщ — оби 0 () двух термопреобраэоватеаей; с различными динамическими свойстваМи

s два последовательных момента времени, и 1 и определении нестационарной температуры по расчетной формуле, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения высокочастотных помех, дополнительно в моменты времени и 1 определяют средние значения показаний термопре" образователей за фиксированный интервал времени, а температуру 9ИД для первого момента времени опредератные значения коэффициентов пропорциональности между выходными сигналами термопреобраэователей и температурой в установившемся режиме.

182281 2 запишем это уравнение в виде

1-т, ® -U((t) (з) (< (t)

e-

t

ЙЧ-,(eitldt,й(Ц--, fu ltldt ""

iО ветственно средние значения температуры и выходного сигнала j-ro термопреобразователя за интервал времени Т.

Так как

u," tttdt =d,,u

1 -т

20 то с учетом введенных обозначений Г® и 0 (Ц выражения (3) могут быть представлены в виде (iI 4 U< (tj-e(tl, (=,, (>) -о

e(t)--, d„0,(t1 = Д„О, Ю, (5) где 9(t) — измеряемая температура;

0 (4) — значение j -ой производной выходного сигнала (-го термопреобразователя, e(<)= — 3„0,М д,о0гЮ (0(0) коэффициент пропорциональ6

Вo . ности между выходным сигналом термопреобразователя и измеряемой температурой в статике, т.е. при установивГ шейся температуре;

J. = — Т вЂ” параметр тепловой инерци.". р k 0

j -го термопреобразователя (инерционность термопреобразователя).

Проинтегрируем уравнения (1) на т езке емени Ф вЂ” Ф о р вр L Т, 1

4 t t

>ltldt-)dg,4 ltldt=dt,(utltldt, :д -т

5Р,Ж 0,(Ч 0,Н-и,(Ч и,(,НЛ,11,.(ЦД.LI,(Ö.U,(t,1-U<(<, g,Ì U,ß) „(ь) (() 1 1 «1 2 1 2 а М (2 < 1 х (1 1 1 1 1 10

Ц(М (4М Ц() "1Иг) (1 ((tt) Оз(41 ">(t>)-02%4а(М(4М1дъо+(0 И,1 (4(+Д U,Hz)- 1(41 (41Я0,(ttQJю (У)

4)=

U,(t,) U,(4,)-U,(t, U,(,) Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к способам определения нестационарной температуры, и может найти применение при исследовании турбулентных пульсаций температуры потоков воды или газов.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения влияния на результат измерения высокочастотных помех.

Сущность способа состоит в следующем.

При измерении температуры используются два расположенных в одной точке термопреобразователя, динамические свойства которых различны и эквивалентны свойствам линейных инерционных звеньев первого порядка.

Для таких звеньев справедливо выражение

В системе уравнений (S) величины

Q(Ц, 3„ и о q1 являются известными, величины 0 (Ц, 0 g (4) — наблюдаемыми, значения коэффициентов J считаем известными, поскольку они могут быть определены при градуировке через К термопреобразователей в статике и в динамическом режиме для линейных термопреобразователей не изменяются.

Если d<, и d1 постоянны, или незначительно изменяются в течение интервала времени at =- 4 -4 (их возможные изменения,не должны быть больше уровня погрешностей представления переменных в системе уравнений (4), то значения 9(tt) и ОЯ ) могут быть найдены из системы уравнений (5), записанной для двух моментов времени tt u

1182281 л вающих сумматоров 7 и 8 соответственно. Пары блоков накапливающий сумматор — сдвиговый регистр 5,7 и 6,8 служат для скользящего интегрирования на интервале Т, заданном емкостью сдвигового регистра в цифровой форме показаний термопреобразователей 1 и 2. Скользящее интегрирование необходимо для голучения непрерывной информации об измеряемой температуре. Цифровой вычислитель предназначен для вычисления измеряемой температуры по выражениям (6) и (7). Функцию вычислителя 9 может выполнять микропроцессор или 3BN. Все операции с сигналамп после блоков аналого-цифрового преобразования 3 и 4 могут выполняться 3ВМ как в реальном масштабе времени, так и при обработке данных после их регистрации, например на магнитной ленте.

Устройство работает следующим образом. . Измеряемая температура 9 (Ц (фиг. 2) воспринимается термопреобразователями 1 и 2, выходные сигналы U,(Ö и

0 (Ц поступают на дискретизацию аналого-цифровыми преобразователями

3 и 4. Цифровые отсчеты сигналов 0,(Ц

Ф и 0 (Цпоступают на блоки скользя- .

% щего интегрирования 5,7 и 6,8, с выходов которых последовательности U (Ö и 0 (t), осредненные на заданном интервале, например зà A отсчетов, поступают в вычислитель 9.

Значение коэффициентов d o и dz определяемые при градуировке термопреобразовйтелей, хранятся в памяти вычислителя 9..Вычислитель выполняет операции согласно выражениям (6) и (7). Вычисляемые по выражениям (6) и (7) значения измеряемой температуры 8(t) образуют последовательность отсчетов с временным интервалом, аналогичным последовательностям Ц,(ej и U Щ, При этом частотный спектр последовательности ОЩ в пределах частоты дискретизации соответствует спектру дискре« тизированного сигнала 0(Й), пропущенного через звено скользящего интегрирования.

При этом для каждого t, момента подключены ко вторым входам накапли времени значение .температуры может быть определено дважды, один раз в паре значений для моментов времени а второй раз — для момен- 5 тов времени 4,, 1;+,.

Интеграл интегрирования Т при определении среднего значения выбирается из требований на полосу частот измеряемой нестационарной темпе- 1О ратуры 0 jtj . Первый нуль амплитудно- . частотной характеристики звена определяющего среднее значение (1;(a,)лежит на частоте Т, которая может —.! быть принята за частоту среза фильт- 15 ра. С увеличением Т уменьшается верхняя частота пропускания фильтра, снижается вклад высокочастотных шумов, возрастает точность выделения низкочастотных составляющих 2О в спектре измеряемой температуры, лежащих ниже Т . Но высокочас-. тотные составляющие температуры при этом подавляются. Поэтому увеличивать Т есть смысл только до 25 тех пор., пока сохраняется полоса пропускания фильтра среднего значения для заданного диапазона частот измеряемой температуры.

На фиг.1 схематически представлено устройство для реализации предлагаемого способа, на фиг.2— диаграммы сигналов на выходах блоков устройства.

Устройство содержит термопреобразователи 1 и 2, в качестве которых, например, могут быть использованы термоэлектрические преобразователи. Выходы термопреобразователей подключены ко входам аналого- 4О цифровых преобразователей 3 и 4, в качестве которых, в данном устройстве целесообразно использовать быстродействующие преобразователи параллельного или параллельно-по45 следовательного действия с блоком. выборки и аналогового запоминания сигнала на входе на время преобразования.

Выходы аналого-цифровых преобразователей подключены к входам сдвиговых регистров 5 и б, сумматоров 7 и 8 и вычислителя 9. Выходы сдвиговых регистров 5 и 6

1182281

Составитель В,Куликов

Редактор Н.Горват Техред А.Бабинец Корректор О.Луговая

Заказ 6092/36 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4