Способ измерения тепловой постоянной времени термодатчика
METHOD OF TEMPERATURE SENSOR THERMAL TIME CONSTANT MEASURING

Изобретение относится к области тепловых измерений, в частности к измерению показателя постоянной термической инерции (тепловой постоянной времени) датчиков температуры.
Известны способы определения показателя тепловой инерции термодатчика, основанные на нагревании термодатчика, измерении выходного сигнала, определении зависимости выходного сигнала от времени и последующем вычислении искомой величины.
Примером этому может считаться способ определения показателя тепловой инерции термопреобразователя сопротивления, заключающийся в перегреве термопреобразователя на заданную величину, с последующим снятием с выхода мостовой схемы напряжения разбаланса моста, которое подается на вход интегратора, а временной интервал, необходимый для его обнуления (на основании закона сохранения заряда), можно считать равным показателю тепловой инерции термопреобразователя (SU №1377625, G01k 15/00).
Данный способ, как и все другие аналогичные способы, обладает трудоемкостью, сложностью необходимых вычислений, повышенной погрешностью получаемого результата, обусловленной, в том числе, сложной специальной аппаратной реализацией.
Наиболее близким к предлагаемому способу измерения тепловой постоянной времени термодатчика является известный способ автоматического измерения тепловой постоянной времени термодатчика, основанный на использовании аналитической зависимости, описывающей процесс простого нагрева (или охлаждения) тела, вносимого в среду с постоянной температурой, вида
0
0
0
где Т=T(t) - начальная температура термодатчика;
0
t - время начала отсчета;
θ=const - температура окружающей среды;
Т=T(t) - текущая температура термодатчика;
t - текущее время;
- темп охлаждения термодатчика - величина, обратная тепловой постоянной времени термодатчика;
τ - тепловая постоянная времени термодатчика.
По указанному способу напряжение на выходе преобразователя после внесения термодатчика в заданную среду в одном канале измерительной установки усиливают и подают на клеммы вертикальной развертки луча электронного осциллографа, а в другом канале - дифференцируют, усиливают и подают на клеммы горизонтальной развертки и по величине тангенса угла наклона прямолинейного участка кривой, полученной на фотографии, вычисляют значение тепловой постоянной (SU №384028, G01k 15/00).
Известный способ обладает повышенной погрешностью получаемых результатов измерения и сложностью практической реализации, т.к. требует специального аппаратного оснащения.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - упрощение процесса определения показателя тепловой инерции термодатчика и обеспечение высокой точности полученного результата.
0
0
0
0
Ож
Ож
0
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе измерения тепловой постоянной времени термодатчика, заключающемся в размещении последнего в среде с постоянным коэффициентом теплопередачи, регистрации и графическом построении изменяющейся во времени температуры охлаждения термодатчика, по построенному графику изменения зарегистрированной температуры термодатчика во времени определяют начальную температуру термодатчика Т=T(t) для произвольно выбранного времени начала отсчета t в пределах интервала регистрации, рассчитывают ожидаемую температуру термодатчика Т(t) на момент времени t=t+τ по формуле
0
Ож
Ож
Ож
Ож
а затем осуществляют переходы от значения величины Т к значению величины T(t) и далее от значения величины T(t) к значению величины t, при которой зарегистрировано значение величины T(t), и вычисляют значение величины тепловой постоянной времени по формуле:
Техническим результатом является то, что тепловую постоянную времени термодатчика определяют по формуле (3) с использованием графика изменяющейся во времени температуры охлаждения термодатчика в среде с постоянным коэффициентом теплопередачи, для построения которого может быть применено любое известное устройство, используемое для поверки или калибровки термодатчиков и способное зарегистрировать изменение температуры термодатчика во времени, что значительно упрощает процесс и обеспечивает высокую точность полученного результата.
На чертеже представлен график экспериментальной регистрации изменяющейся температуры охлаждения термодатчика в среде с постоянной температурой.
0
0
Ож
Ож
0
Имея результат (график) экспериментальной регистрации изменяющейся во времени температуры охлаждения термодатчика в среде с постоянной температурой, осуществляют переход «А» от значения величины Т для произвольно выбранного времени начала отсчета t в пределах интервала регистрации к значению величины T(t) на момент t=t+τ, рассчитанной по формуле , полученной на основании использования аналитической зависимости (1), описывающей процесс простого нагрева (или охлаждения) тела, вносимого в среду с постоянной температурой θ.
Ож
Ож
Ож
Далее осуществляют переходы «Б» и «В» от значения величины T(t) к значению величины t, при которой зарегистрировано значение величины Т(t), и вычисляют значение величины тепловой постоянной времени τ по формуле (3).
Преимущество предложенного способа заключается в том, что он позволяет значительно упростить процесс определения показателя тепловой инерции термодатчика при обеспечении высокой точности полученного результата и не требует специального аппаратного оснащения.