Спосіб вимірювання параметрів газових і рідинних середовищ

Спосіб вимірювання параметрів газових і рідинних середовищ датчиком температури з підігріванням по періодичній функції на фоні постійної складової, що включає фіксацію температури датчика і потужності підігрівання і використання градуючих залежностей параметрів середовища від параметрів датчика, який відрізняється тим, що виконують по три відліки температури датчика і потужності нагріву на одному періоді функції підігрівання, і параметри датчика і температуру середовища визначають по 3 74904 4 струмом на фоні постійної складової, фіксація температури датчика і потужності підігрівання, а де ( t ) - миттєва температура датчика, `( t ) також використання градуючих залежностей миттєва похідна температури датчика; параметрів середовища від параметрів датчика, a(t) - миттєвий коефіцієнт теплообміну датчика співпадають з істотними, ознаками заявленого зі середовищем. винаходу. Значення a(t) пов'язані зі значенням швидкості В основу винаходу поставлене рішення задачі потоку градуючою характеристикою (t) вимірювання параметрів газових і рідинних (t) [ ( t )] . середовищ за допомогою датчика з підігріванням Забезпечується змінний режим нагріву Р(t), періодичним струмом, при якому період наприклад, згідно з синусоїдним законом на фоні періодичної функції підігрівання приймається постійної складової. При цьому період функції настільки малим, що в його тривалості зміною нагріву приймається такий, щоб зміною температури середовища і коефіцієнта температури середовища c( t ) і інтегрального теплообміну датчика зі середовищем можна коефіцієнта теплообміну a(t)S можна було б нехтувати, причому фіксацією температури нехтувати, а амплітуди функції було досить для датчика і потужності підігрівання в три моменти зміни температури датчика з необхідним часу . на протязі одного періоду функції розрижненням. Якщо немає обмежень на підігрівання забезпечується одночасне і роздільне потужність нагріву, такий режим завжди визначення інтегрального коефіцієнта теплообміну здійснимий. датчика зі середовищем, теплоємністі датчика і У принципі, замість синусоїдної функції температури середовища. можливе використання будь-якої іншої періодичної Це забезпечує технічний результат винаходу функції, наприклад, прямокутної. підвищення точності вимірювання і розширення Для трьох моментів часу на періоді функції функціональних можливостей способу. підігрівання фіксуються значення. температури Поставлена задача вирішується тим, що в датчика ( t ) , її похідної `( t ) і потужності нагріву способі вимірювання параметрів газових і рідинних середовищ датчиком температури з підігріванням Р(t). по періодичній функції на фоні постійної складової, З рівняння (1) можна записати що включає фіксацію температури датчика і потужності підігрівання і використання градуючих [ (1) c ] S mc . `(1) P(1), залежностей параметрів середовища від (2) параметрів датчика, згідно з винаходом, [ (2) c ] S mc . `( 2) P(2), виконують по троє відліків температури датчика і [ (3) c ] S mc . `(3) P(3), потужності нагріву на одному періоді функції підігрівання і параметри датчика, і температуру Вирішуємо цю систему рівнянь відносно середовища визначають по формулах для невідомих c, S и mc. Віднімаючи з першого інтегрального коефіцієнта теплообміну рівняння друге і третє, отримаємо [P(1) P(2)].[ `(1) `(3)] [P(1) P(3)].[ `(1) `( 2)] S (2)].[ `(1) [ (1) `(3)] [ (1) (3)].[ `(1) `(2)] ; [ (1) для теплоємності датчика mc [ (1) (2)].[P(1) P(3)] [ (1) . (3)].[P(1) P(2)] [ (1) (2)] [ `(1) `(3)] [ (1) (3)].[ `(1) для температури середовища c `2)] ; 1 3 P( t ) mc . `( t ) . [ (t) ], 3 t 1 S (2)] S mc .[ `(1) `(2)] P(1) P(2), [ (1) (3)] S mc .[ `(1) `(3)] P(1) P(3), (3) З рішення системи рівнянь (3) отримаємо де ( t )i `( t ) - миттєва температура датчика і її похідна; P(t) - миттєва потужність нагріву; а - коефіцієнт теплообміну датчика зі середовищем; S - площа поверхні датчика; m - маса датчика; с - питома теплоємність матеріалу датчика. Суть способу складається в наступному. Датчик температури, що має теплоємність mc (m маса, с - питома теплоємність матеріалу) і площу поверхні S, вміщений в потік з температурою c( t ) і підігрівається зсередини миттєвою потужністю P(t). Для такого датчика справедливе рівняння теплового балансу S mc c [ (t ) c(t )] (t )S mc `( t ), (1) `(3)] [P(1) P(3)][ `(1) `(3)] [ (1) (3)][ `(1) [ (1) (2)][P(1) P(3)] [ (1) [ (1) (2)][ `(1) `(3)] [ (1) (1) P(1) mc . `(1) . S `(2)] , `(2)] (4) (3)][P(1) P(2)] : (3)][ `(1) `(2)] (5) (6) З першого рівняння системи 1 для температури середовища отримаємо (6) Доцільно обчислювати середню температуру середовища по формулі c P(t ) [P(1) P(2)][ `(1) [ (1) (2)][ `(1) 1 3 P( t ) mc `( t ) [ (t) ]. 3t 1 S (7) 5 74904 6 одночасно визначаються температура середовище, інтегральний коефіцієнт теплообміну Пакет трьох, послідовних відліків ( t ), `( t ) датчика зі середовищем і теплоємність датчика. може виконуватися як ковзний зі зсувом на один Це підвищує точність і розширює функціональні або два відліки, так і послідовно без пауз або з можливості. паузами. Вибір того або іншого режиму відліків Використані джерела: залежить від вимог до точності вимірювань, 1. Коротков П.А., Лондон Г.Е. Динамічні мінливості параметрів середовища і можливостей контактні вимірювання теплових величин. Л., апаратури. “Машинобудування”, Л.О., 1974, 224 с. Послідовність відліків похідних температури 2. Патент РФ №1814731 на винахід, кл. датчика `( t ) обчислюється з послідовності G01P5/12, G01F1/68.Пріоритет 20.12.88. Опубл. в відліків температури ( t ) відомим способом по бюл. РФ “Винаходи” №17, 1993. Ю.Н. Кабанов, двох або більш точкам. А.Н. Семенов. Спосіб вимірювання параметрів Таким чином, в способі визначення газових і рідинних середовищ – прототип. параметрів, що пропонується, газових і рідинних середовищ з одним датчиком, що підігрівається Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601