Спосіб визначення динамічних характеристик термоперетворювачів

Реферат: Спосіб визначення динамічних характеристик термоперетворювачів включає стрибкоподібний розігрів чутливого елемента термоперетворювача для створення ступінчастого тестового впливу. Для визначення динамічних характеристик термоперетворювачів використовують лазерний промінь із заданими значеннями потужності і частоти випромінювання, яким опромінюють чутливий елемент термоперетворювача з послідовним збільшенням часу опромінення, до досягнення термоперетворювачем усталеного стану. Паралельно реєструють перехідну характеристику термоперетворювача. UA 110515 U (12) UA 110515 U UA 110515 U 5 10 15 20 25 Запропонована корисна модель належить до галузі термометрії і може бути застосована для визначення динамічних характеристик термоперетворювачів. Відомий спосіб визначення динамічних характеристик термоперетворювачів, який полягає в переміщення термоперетворювача із потоку теплоносія з однією температурою в потік теплоносія з іншою температурою. Недоліком цього способу є низька точність визначення динамічних характеристик внаслідок того, що залежність температури, як функції часу, при переміщенні, визначається з великою похибкою, а також похибок, викликаних теплообміном між теплоносіями [1]. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб визначення динамічних характеристик термоперетворювачів шляхом спрямування на термоприймач теплового потоку від силітового нагрівача. Недоліком цього способу є низька точність визначення динамічних характеристик термоперетворювачів, через те, що в даному способі неможливо створити ступінчатий тестовий вплив на термоперетворювач, що вносить похибки у визначення динамічних характеристик, а також даний тепловий потік має велике просторове розсіювання, тому значна частина енергії втрачається, це впливає на точність встановлення кінцевої температури [2]. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення точності вимірювання динамічних характеристик термоперетворювачів різних типів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб визначення динамічних характеристик термоперетворювачів, який включає стрибкоподібний розігрів чутливого елемента термоперетворювача для створення ступінчатого тестового впливу, згідно з корисною моделлю, для визначення динамічних характеристик термоперетворювачів використовують лазерний промінь із заданими значеннями потужності і частоти випромінювання, яким опромінюють чутливий елемент термоперетворювача з послідовним збільшенням часу опромінення, до досягнення термоперетворювачем усталеного значення електрорушійної сили та паралельно реєструють перехідну характеристику термоперетворювача. Серед динамічних характеристик, таких як диференційні рівняння, амплітудно-фазочастотні, перехідні та імпульсно-перехідні характеристики, найбільш придатними при експериментальних випробувань термоперетворювачів є передавальна функція: W p   30 де в операторній формі і за нульових початкових умов представлено: W p - передавальна функція 35 40 45 50 55 Ep  p  , термоперетворювача; Ep вихідний сигнал електрорушійна сила (ЕРС) термоперетворювача в операторній формі; p  - вхідний сигнал - температура в операторній формі, оригінал якої є стрибок температури, необмежений в часі. На практиці замість необмеженого в часі стрибка температури використовують стрибок скінченної тривалості, при умові, що очікувана стала часу термоперетворювача набагато менша тривалості стрибка. Суть корисної моделі пояснюється кресленням (фіг. 1). Генератор 1 оптичних імпульсів, випромінювання якого спрямовують на чутливий елемент термоперетворювача 2, який приєднано до послідовно включених фільтра нижніх частот 3, підсилювача 4, аналого-цифрового перетворювача (АЦП) 5 і персонального комп'ютера (ПК) 6. Спосіб визначення динамічних характеристик термоперетворювачів реалізується наступним чином. Спочатку встановлюють мінімальні значення тривалості дії лазерного випромінювання на термоперетворювач і мінімальні та максимальні значення густини потужності лазеру, в залежності від типу термоперетворювача, а також крок їх збільшення і кількість випробувань. Чутливий елемент термоперетворювача розміщують в фокусі лазерного променя. Спочатку починається реєстрація вихідного сигналу, а через деякий проміжок часу вмикають генератор 1 оптичних імпульсів. Лазер створює стрибок температури на чутливому елементі термоперетворювача 2. Сигнал термоперетворювача фільтрується фільтром 3, підсилюється підсилювачем 4 і переводиться в цифровий код АЦП 5. Вихідний сигнал термоперетворювача вимірюється в реальному часі і записується в файл даних на ПК 6. Після припинення лазерного опромінення термоперетворювача продовжується реєстрація перехідної характеристики до повного охолодження термоперетворювача 2. Процедура повторюється циклічно із збільшенням тривалості лазерного опромінення. Ширина імпульсу збільшується доки ЕРС не досягне усталеного значення. Дана вимога є важливою, оскільки тільки після досягнення усталеного значення можна перейти до визначення динамічних характеристик, для цього в найпростішому випадку використовують наступні рівняння: 1 UA 110515 U t     н  Et   E0  1  e      t  с Et   E0  e       , де E 0 - ЕРС термоперетворювача в усталеному стані;  н - постійна часу наростання по 5 10 15 передньому фронту перехідного процесу,  с - постійна часу спаду по задньому фронту. Динамічні характеристики термоперетворювача визначають на основі отриманих відносних перехідних характеристик (фіг. 2). Період опромінення лазерним променем повинен в декілька разів перевищувати очікувану сталу часу досліджуваного термоперетворювача, що дозволяє позбутись передісторії попередніх теплових станів, в яких перебував термоперетворювач 2 і тим самим підвищити точність визначення динамічних характеристик. Тривалість опромінення термоперетворювача 2 варіюється в залежності від його типу і може складати від декількох мілісекунд до десятків секунд, що потрібно для того щоб ЕРС досягла усталеного значення. Опромінення термоперетворювача лазерним променем, із планомірним збільшенням тривалості дії лазера, доки ЕРС термоперетворювача не досягне усталеного значення, а також безперервна реєстрація перехідної характеристики під час і після закінчення дії лазера, дозволяє підвищити точність визначення динамічних характеристик термоперетворювачів. Джерела інформації: 1. А.С. СССР № 365590 А1, кл. G01К15/00, 1970. 2. А.С. СССР № 161539, кл. G01К15/00, 1964. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб визначення динамічних характеристик термоперетворювачів, що включає стрибкоподібний розігрів чутливого елемента термоперетворювача для створення ступінчастого тестового впливу, який відрізняється тим, що для визначення динамічних характеристик термоперетворювачів використовують лазерний промінь із заданими значеннями потужності і частоти випромінювання, яким опромінюють чутливий елемент термоперетворювача з послідовним збільшенням часу опромінення, до досягнення термоперетворювачем усталеного стану, та паралельно реєструють перехідну характеристику термоперетворювача. 2 UA 110515 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3