SU1651114A1

SU1651114A1 - Способ определени температуры

Info

Publication number: SU1651114A1
Application number: SU894640264A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Сафронович Браилов; Андрей Григорьевич Дорош; Юрий Алексеевич Скрипник; Геннадий Васильевич Юрчик
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6237
Priority date: 1989-01-24
Filing date: 1989-01-24
Publication date: 1991-05-23

Abstract

Изобретение относитс к термометрии , а именно к средствам измерени температуры газовых сред по скорости распространени звука в газе. Целью изобретени вл етс повышение точности определени температуры газовых сред. Генерируют непрерывные периодические электрические сигналы на исходной частоте (зондирующий и опорный), преобразуют электрический зондирующий сигнал в акустические колебани , излучаемые в исследуемую газовую среду. После прохождени посто нной акустической базы акустические зондирующие колебани принимают и преобразуют в электрические колебани . Разность фаз между зондирующими и опорными колебани ми фиксируют. Измен ют частоту колебаний до значени соответствующего первоначальной разности фаз, и определ ют температуру исследуемой среды по разности частот колебаний после фиксировани первоначальной разности фаз между зондирующими и опорными колебани ми. После этого дополнительно нагревают исследуемую среду источником тепла известной мощности.Частоту генерируемых электрических сигналов измен ют до величины , при которой восстанавливаетс ранее измеренное значение разности фаз зондирующего и опорного сигналов , после чего величину регистрируют . Температуру среды Т определ ют по результатам измерений по известной зависимости. 1 ил. (Л с о ел

Description

Изобретение относитс к термометрии , а именно к измерени м температуры преимущественно газовых сред по скорости распространени звука в газе .

Цель изобретени - повышение точности определени температуры.

На чертеже представлена схема устройства , реализующего предлагаемый способ определени температуры газовых сред.

Устройство содержит генератор 1 электрических колебаний регулируемой частоты с цифровым частотомером 2, последовательно соединенные усилитель 3 мощности, акустическую камеру 4 с акустическим излучателем 5, приемником 6 и электронагревателем 7, усилитель 8 напр жени и фазометр 9, опорный вход которого подключен непосредственно к генератору 1, регулируемый источник 10 питани , соедиценный через цифровой амперметр 11 с нагревателем 7 акустической камеры 4, котора термоизолирована от окружающей среды и подогреваетс регу- лируемым источником 10 питани .

Способ определени температуры газовых сред осуществл ют следующим образом.

Возбуждают непрерывные электри- ческие колебани на исходной частоте f,, которую измер ют цифровым частотомером. Непрерывные колебани частоты f раздел ют на зондирующие и опорные. Преобразуют электрические колебани в акустические колебани и излучают их в акустическую камеру с исследуемой газовой средой и посто нной акустической базой 06 . Принимают прошедшие исследуемую среду зондирующие акустические колебани и преобразуют их в электрические колебани . Фиксируют фазометром разность фаз между зондирующими и опорными электрическими колебани ми

J5P (1)

JfR где а - - коэффициент, определ в-

I мый составом газовой

на электрической мощности, рассеиваемой нагревателем камеры

ДТ KI2 R,

(3)

где R - электрическое сопротивление

нагревател камеры; К - коэффициент, учитывающий тепловую св зь между нагревателем и газовой средой камеры. Увеличивают частоту зондирующих и опорных колебаний до получени первоначальной разности фаз

Ц-ИП--Г г-Ч,,

Ja(T + AT)

где ,+

+ Af

- измененное значение

частоты колебаний.

Измер ют полученное значение частоты fg цифровым частотомером.

Приравнива (4) и (1), получают

(f, + Д f)(X Ј(

t т -р

(Т + &) аТ

(5)

После преобразовани выражени (5) имеют

(

I

ср

-- - отноше- Су

ние удельных теплоемкос тей, R - универсальна газова посто нна , гц - молекул рна масса газа ) ; Т - температура исследуемой

среды.

Вначале фиксируют разность фаз Ц, соответствующую измер емой температуре Т. Затем дополнительно нагревают акустическую камеру, пропуска через ее нагреватель электрический ток. Величину тока выбирают такой, чтобы показание фазометра уменьшилось на 2-3% (на два - три делени при 100 делени х шкалы фазометра)

Ь- 2

Об

-Ja(T + UT)

(2

где ДТ - дополнительный нагрев исследуемой средьи

Температура дополнительного нагре- ва исследуемой среды, наход щейс в акустической камере, пропорциональ (f, + Af -Ј4ЛИ +si

-4

&Т

(6)

При указанном перегреве исследуемой среды (изменение показани фазометра на 2-3 делени ) & Т « Т и поэтому

4

i &т «. 1 АТ

1 + т 1 + 2Т

(7)

Подставл (7) в (6) с учетом выражени (3), получают

w.«t-f,.«,|I-SiiSf.

(8)

Решив уравнение (8) относительно температуры, получают

f KP-R

- Ј 2 fT - 2

(9)

Из полученного выражени (9) следует , что измер ема температура не зависит от состава исследуемой смеси ( у и |К ) и посто нства акустиэ16511

ческой базы об Исключаютс также погрешности от неравномерности амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) излучателей и приемников акустических j колебаний.

Определение коэффициента тепловой св зи К, вход щего в расчетную формулу (9), осуществл ют в процессе калибровки акустической камеры.Дл этого осу- ю ществл ют дополнительный нагрев контролируемой среды из услови (2) и измер ют температуру среды Т0. Затем нагрев компенсируют соответствующим изменением частоты колебаний15 и по измеренным значени м f, fЈ, In и Id определ ют общий термический коэффициент

KR

Т

iSVLjyio Гааз. (10)

L A J

В дальнейшем термический коэффиKR циент камеры (% г-) используетс

дл определени температуры исследуемых сред,.

Способ определени температуры реализуетс в устройстве следующим образом

Генератор 1 через усилитель 3 мощности возбуждает в излучателе 5 незатухающие акустические колебани , которые проход т исследуемую среду камеры А и воспринимаютс приемки- ком 6„ Прин тые колебани усиливаютс усилителем 8 и поступают на сигнальные входы фазометра 9, на опорный вход которого поступают непосредственно .колебани генератора 1. Вначале по амперметру 11 устанавливаетс нулевое значение тока нагревател 7 акустической камеры А.Частоту колебаний генератора 1 вдипазаоне 1- 2 кГц устанавливают такой, чтобы фа- зометр 9 давал нулевое показание. Значение этой частоты f измер ют цифровым частотомером 2. Затем через нагреватель 7 пропускают ток от регулируемого источника 10 такой величины, чтобы указать, что фазометр 9 отклонилс на 2-3 делени от нул . После получени установившегос отклонени фазометра с учетом тепловой инерционности камеры 4 измер ют величину тока амперметром 11 и измен ют частоту колебаний генратора 1 до восстановлени нулевого показани фазометра 9. Соответству

j

5

0

5

0

, о о

5

14

ющее значение частоты f генератора 1 измер етс частотомером 2, По измеренным значени м частот Ј и f2 и величине тока по формуле (9) рассчитывают температуру исследуемой среды. Значение термического циента J7 определ ют в процессе калибровки акустической камеры. Дл индикации разности фаз зондирующих и опорных колебаний используют электронный фазометр Ф2-16, отсчет частоты колебаний генератора 1 осуществл етс по электронно-счетному частотомеру 43-34 и электрического тока по цифровому амперметру «ь-564 . В качестве камеры 4 используют термостатированную камеру от акустического газоанализатора типа УЗГ с пьезокерами- ческими излучателем и приемником. Нагреватель камеры отключен от терморегул тора и подключен к регулируемому источнику питани типа Б8-27.

В качестве исследуемой среды используетс углекислый газ (скорость

распространени при 20°С 258,3 м/с), температура которого измен етс от +25 до +150°С. Погрешность измерени не превышает Н),1°С.

Использование предлагаемого способа наиболее эффективно дл определени температуры агрессивных и токсичных газовых смесей, например парогазовых смесей из различных галогенов, используемых в технологическом процессе получени оптических волокон.

Claims

Формула изобретени

Способ определени температуры, включающий генерирование двух периодических электрических сигналов равной и заданной частоты, преобразование первого электрического сигнала в акустические колебани , измер емые в исследуемую среду, обратное преобразование акустических колебаний в электрический сигнал после прохождени известного рассто ни в исследуемой среде и измерение разности фаз между преобразованным и вторым генерируемым электрическими сигналами, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, после измерени разности фаз дополнительно нагревают исследуемую среду источником тепла известной мощности, измер ют вновь установившеес после этого значение разности фаз между преобразованиым и вторым генерируемым электрическим сигналами измен ют частоту генерируемых электрических сигналов до тех пор, пока вновь установившеес значение разности фаз не станет равным первоначально измеренному, и при выполнении этого услови регистрируют соответствующее значение f часРедактор А. Козориз

;

Составитель Е. Р занцев Техред С.Мигунова

Заказ 1601

Тираж 389

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент. г.Ужгород, ул. Гагарина,101

тоты генерируемых колебаний, а температуру Т исследуемой среды определ ют по формуле

т . ..Ј..

fi - Ч

где W - мощность нагрева;

К - термический коэффициент исследуемой среды.

Корректор М. Самборска

Подписное