Цифровой измеритель температуры газовых сред

Цифровой измеритель температуры газовых сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскими

Соцналнстнческнк

Республик

«ii658?32 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110 1,77 (21) 2444036/18-21 с присоединением заявки H9— (23) Приоритет— (51)), Кл.2

Н 03 К 13/02

G 01 R 11/24

Государственный комнтет

СССР оо делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 681,325 (088 . 8) Опубликовано 210479, Бюллетень 11о 1>

Дата опубликованию описания 280479 (72) Авторы изобретения

Р-И.Ю. Кажис, С.И. Антанайтис и В.H. Днкаэичюс (7>) 3 >S T+>b Каунасский политехннческий институт им. Антанаса Снечкуса (54) ЦИФРОВОЙ ИЭМЕРИТЕЛЪ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЭОВНХ СРЕД

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для диагностики высокотемпературных газовых потоков.

Известен акустический термометр, который содержит термочувствительный элемент, собственная частота вибраций которого зависит от температуры (1) . Элемент заканчивается акустической линией. передачи, которая может быть выполнена в виде гибкой проволоки с диаметром в несколько тысячных долей сантиметра. В элемент вводятся 30-40 пакетов импульсов с различной частотой заполнения. Выде- 15 ляется та частота, которая соответствует резонансной частоте термочувствительного элемента. По выделенной частоте определяют температуру исследуемой среды. 20

Однако после измерения температуры этот параметр можно определить только путем расчетов.

Известен измеритель температур газовых сред — ультразвуковой пирометр, предназначенный для непрерывного измерения температуры воздушных потоков путем измерения времени прохождения пронизывающих поток ультразвуковых импульсов между генератором и приемни- з0 ком излучений, помещенным в водоохлаждаемый корпус (2). В схеме пирометра применены два помещенных в измеряемый поток идентичных приемника время прохождения импульсов между к(1= торыми характеризует температуру потока.

Недостатками этого пирометра являются необходимость выполнения дополнительных математических операций для получения из результатов измерений численного значения температуры и невозможность определения температуры при однократных измерениях.

Цель изобретения — автоматизация выполнения однократных и многократных измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель температуры газовых сред, содержащий электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, ультразвуковые преобразователи и двухканальное приемное устройство, введены два преобразователя время-код, преобразователи число-код и времячастота, два устройства сравнения кодов, триггер и счетчик импульсов, выход двухканального приемного устройства подключен к первому управляющему

658732 входу триггера и первому входу первого преобразователя время-код, второй вход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов и входами преобразователей число-код, время-частота и второго преобразователя время-код, оба преобразователя время-код соединены между собой посредством первого устройства сравнения кодов, выход которого подключен к выходу Сброс второго преобразователя время-код и управляющему l0 входу преобразователя число-код, выходы которого через второе устройство сравнения кодов соединены с выходами первого преобразователя времякод, причем выход второго устройства сравнения кодов подключен к второму управляющему входу триггера, выход которого подсоединен к управляющим входам второго преобразователя времякод и преобразователя время-частота, выход которого соединен с входом счетчика импульсов.

На фиг. 1 показана структурная схема цифрового измерителя температуры газовых сред; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу измерителя.

Измеритель содержит электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов 1, ультразвуковые преобразователи 2 и двухканальное приемное устройство 3, а также два преобразователя времякод 4 и 5, соединенные между собой посредством первого устройства сравнения кодов 6, выход которого под- 35 кхпочен к входу. Сброс второго преобразователя время-код 5. Второе устройство сравнения кодов 7 соединено с выходами первого преобразователя время-код 4, Причем выход уст- 40 ройства 7 подключен к первому .управляющему входу триггера 8, второй управляющий вход которого соединен с выходом устройства З,а выход подсоединен к управляющим входам второго преобразователя 5,преобразователя частота-код 9 и преобразователя времячастота 10, выход которого соединен с входом счетчика импульсов 11., Измеритель работает следующим образом.

В начальный момент времени (см. фиг. 2а) генератор 1 возбуждает преобразователь 2 и одновременно при водит в исходное состояние преобразователи 4,5,9. и 10. Во время действия электрического импульса преобразователь 2 возбуждает в исследуемой среде ультразвуковой импульс .(см. фиг. 2б) который принимается двумя ультразвуковыми приемниками преобразователей 2 и поступает на входы устройства 3. В приемнике преобразователей 2 электрические импульсы по двум независимым к-налам усиливаются и проходят первичную обработку сигнала, причем импуль=ы в одном канале (см. фиг. 2в) относительно другого (см. фиг. 2г) имеют временной сдвиг, равный разности времени прохождения я ул ьт ра э в уковых волн от и злучателя до двух приемников ультразвука преобразователей 2, находящихся на различных расстояниях от излучателя. Сформированные импульсы по двум каналам поступают на входы триггера 8, при помощи которого формируется импульс (см. фиг. 2д), длительность которого соответствует времени прохождения ультразвука через промежуток л1 . Сформированный прямоугольный импульс с выхода устройства

3 поступает на вход преобразователя время-код 4 и первый вход триггера

8. В преобразователе 4 происходит сначала преобразование длительности входного информационного импульса л Г в соответствующее число импульсов (см. фиг. 2е), а потом преобразование их в двоичный код. Число записанных импульсов равно N- =— + 1, л г о где 1. — период дискретизации, выбираемый иэ условия t « t. Записанный двоичный код запоминается в преобр а з ов ат ел е 4 до сл едующ его ци кл а работы измерителя.

Задний фронт информационного импульса (см. фиг. 2д) переводит триггер 8 из нулевого состояния в единичное (см. фиг. 2ж), в результате чего запускаются преобразователи 5 и

1д. При этом в преобразователе 5 происходит накопление импульсов дискретизации с периодом t до тех пор, пока выходной код преобразователя не сравнится с кодом, записанным в преобразователе 4. В этих случаях на выходе устройства б появляются импульсы (см. фиг. 2и), а преобразователь 5 переводится в нулевое состояние, после чего подсчет импульсов продолжается. Период повторения импульсон на выходе устройства б

То =(N-1)to (см.фиг.2 з).Эти импульсы поступают на преобразователь 9,в котором они преобразуются в двоичный код и сравниваются при помощи устройства 7 с кодом, установленным преобразователем 4.В момент совпадения кодов на выходе устройства 7 получается импульс (см..фиг. 2к), который переводит триггер 8 в нулевое состояние, в результате прекращается работа всего устройства за исключением преобразователя 10. Длительность импульса на выходе триггера 8 Т =(И вЂ” 1) (см. фиг. 2ж), что равйосильно (a ) т

7 "— ° Импульс с длительностью о

Т поступает на вход. преобразователя

1, йа выходе которого появляются импульсы с частотой повторения

tî

F= —, (aг)г

658732

Цифровой измерит ел ь т емпературы газовых сред позволяет получить цифровое значение температуры.

Испытания показали целесообразность 5 применения предлагаемого измерителя для контроля параметров быстропротекающих процессов, например потоков

Известно, что скорость ультразвука в газе и температура газа связаны зависимостью С вЂ” К Ò, где К, —: постоянная для данного газа. Отсюда температура газа Т К С, где К =ф 1 скорость ул ьтраз вука С можно з адГ д7. ц2 КЗ писать Т=К )- 3

2 (at)2 (eC)

2 где з=К2(дИ,, поскольку расстояние h B постоянно и заранее известно.

Таким образом, частота импульсов на выходе преобразователя 10 прямо пропорцион ал ьн а температуре исследуемого газа.

Число импульсов, поступивших в счетчик импульсов 11 эа время измерения Т2, составляет пч = ((Обычно выполняется условие(1 >) ( о и N)) 1.

Если время измерения выбрать равным T2 — 10 К (С), где n = О,+1, 2,... и выбирается, исходя из требуемой точности, то при заданном расстоянии между преобразователями д1 и базе измерения Т2 число импульсов, поступивших на счетчик импульсов, равно

tP "Ê, (дц2. ф-1), (hq) ь т.е. равно цифровому значению температуры в исследуемой среде.

С приходом следующего тактового импульса с генератора 1 показания. счетчика импульсов ll сбрасываются, а преобразователи 4,5,9 и 10 приводятся в исходные нулевые состояния.

Измеритель подготавливается для следующего цикла измерения.

40 высокотемпературных газов, особенно в тех случаях, когда необходимо определить температуру при однократных измерениях.

Формула изобретения

Цифровой измеритель температуры газовых сред, содержащий электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, ультразвуковые преобразователи и двухканальное приемное устройство, о т личающийся тем,что,с целью автоматизации выполнения однократных и многократных измерений, в него введены два преобразователя время-код, преобразователи число-код и время-частота, два устройства сравнения кодов, триггер и счетчик импульсов, выход двухканального приемного устройства подключен к первому управляющему входу триггера и первому входу первого преобразователя времякод, второй вход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов и входами преобразователей число-код, время-частота и второго преобразователя время-код, оба преобразователя время-код соединены между собой посредством первого устройства сравнения кодов, выход которого подключен в входу Сброс второго преобразователя время-код и управляющему входу преобразователя числокод, выходы которого через второе устройство сравнения кодов соединены с выходами первого преобразователя время-код, причем выход второго устройства сравнения кодов подключен к второму управляющему входу триггера, выход которого подсоединен к управляющим входам второго преобразователя время-код и преобразователя время-частота, выход которого соединен с входом счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3487690,. кл. 340-347, 14.05.74.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 173459, кл. G 01 R 11/36, 11,10.63.

658732 древе унйгпацми

Составитель Д. Голубович

Техред 3.Фанта Корректор О.Ковинская

Редактор Т. Иванова

Заказ 2077/54

Тираж 1059 Подписное

ЦИИИПИ 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