ному различию сопротивлений линий связи и ключей. Требование одинаковости характеристик всех каналов несколько ограничивает применение такой системы, хотя сами современные КМОП переключатели слабых сигналов имеют довольно высокие характеристики. Так, в мультиплексоре ADG507, обеспечивающем опрос до восьми источников слабых сигналов, например термопар, сопротивление при переключении изменяется от 300...500 Ом до сотен мегаом, время коммутации около 300 нс. Защита от воздействия ЭСР — до 4 кВ, от импульсов, возникающих при коммутациях в оборудовании, до 400 В.
Интеграция все большего числа функциональных элементов ведет к созданию преобразователей технологических параметров полностью монолитной конструкции. Так, ИП вибраций ADIS16227 содержит в алюминиевом корпусе размером 15 х 15 х 15 мм с 14-выводным ленточным кабелем чувствительный элемент — трехосный MEMS-акселерометр с диапазонами измерений до 2000 § и частотой собственного резонанса 22 кГц, АЦП, датчик температуры, процессор БПФ на 512 точек, интерфейс SPI, сигнализатор перегрузок в шести частотных диапазонах и ряд других элементов. Напряжение питания 6 В. Наличие самоконтроля приближает свойства данного ИП к интеллектуальным датчикам.
Не поддаются пока интеграции входные аналоговые RC фильтры нижних частот ввиду трудностей изготовления конденсаторов необходимой емкости. Выходом может стать применение ПАИС [6].
ЛИТЕРАТУРА
1. Бродин В. Б, Калинин А. В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики. — М.: ЭКОМ, 2002.
2. Полищук А. Программируемые аналоговые ИС Anadigm: весь спектр аналоговой электроники на одном кристалле // Современная электроника. — 2004. — № 12. — С. 8—11.
3. Микроконтроллеры NXPSemiconductors // Электронные компоненты и системы. — 2011. — № 7. — С. 18—23.
4. Malik R. Thermocouple Linearization When Using the AD8494/AD8495/AD8496/AD8497.
5. Черемисов П. Решения для промышленных систем сбора и обработки данных // Новости электроники. — 2012. — № 8 (110). — С. 6—11.
6. Морозов В. П. О погрешностях реконфигурируемых аналоговых фильтров // Датчики и системы. — 2013. — № 9. — С. 70—73.
Роберт Рубенович Бабаян — д-р техн. наук, профессор, зав. лабораторией Института проблем управления РАН;
E-mail: robab@ipu.ru
® (495) 334-93-01
Виталий Пантелеймонович Морозов — д-р техн. наук, вед. на-учн. сотрудник Института проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН.
® (495) 334-78-30 □
УДК 629.4.016.15
НОВЫЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ
Д. Н. Аксенов
Рассмотрены некоторые проблемы, с которыми приходится сталкиваться в процессе измерения. Представлены новые средства измерения теплофизических и теплотехнических параметров и материалов конструкций.
Ключевые слова: измерение теплофизических параметров материалов, измеритель теплового сопротивления.
Потребность в измерении теплопроводности различных материалов существует практически в любых областях науки и промышленности. Прежде всего, к ним относятся строительство и энергетика. Необходимость технологического
контроля и сертификации по теплопроводности возникает при производстве и эксплуатации новых материалов различного назначения, а также при испытаниях на соответствие требованиям нормативных документов наиболее важных эле-
Измеритель теплового сопротивления ИТС-1
ментов сложных инженерных объектов, например, ограждающих конструкций отапливаемых зданий и сооружений.
В современном технологическом обществе, характеризующемся все возрастающим уровнем энергопотребления на фоне постоянного увеличения стоимости и ограниченности запасов энергоносителей, измерения теплопроводности становятся наиболее востребованными среди других видов измерений теплофизических свойств материалов и конструкций.
В последнее время интенсивно ведутся работы по усовершенствованию метрологического обеспечения измерений плотности теплового потока и теплопроводности, а также средств измерений.
Для мобильного измерения теплофизических свойств материалов и конструкций специалистами ОАО НПП "Эталон" был разработан многоканальный измеритель теплового сопротивления ИТС-1 (см. рисунок), отвечающий всем современным требованиям.
Измерительный комплекс теплового сопротивления ограждающих конструкций предназначен для применения на предприятиях стройин-дустрии, органах госнадзора, аудита и сертификационных центрах. Комплекс позволяет определять приведенное сопротивление теплопередаче и
термическое сопротивление ограждающих конструкций и материалов по ГОСТ 26254—84 и ГОСТ 26602.1—99 (стен, перекрытий, оконных и дверных блоков), а также измерять плотность теплового потока, напряжения, температуру внутри и снаружи помещения.
Измерительный комплекс обладает рядом преимуществ перед существующими аналогами:
— комплекс удобен для оперативного транспортирования;
— время непрерывной автономной работы не менее 100 ч;
— имеет возможность выбора периода времени записи информации в архив значений от 15 с до 60 мин в каждом канале;
— обладает широким диапазоном измерений плотности теплового потока, температуры и напряжения;
— удобен и прост в эксплуатации.
Разрешающая способность при измерении
составляет:
2
— плотности теплового потока — 0,5 Вт/м ;
— температуры — 0,5 °С.
Число каналов измерения в зависимости от вида исполнения равно 16; 32; 48; 64; 80; 96.
Измерительный комплекс работает со всеми видами рабочих датчиков теплового потока ДТП 0924 производства ОАО НПП "Эталон" (которых насчитывается 26 типов).
Применяется термопара типа ТХА(К), рекомендуется термопара ТХА 1105 также производства ОАО НПП "Эталон".
Основные технические характеристики ИТС-1
Диапазон измерения плотности теплового
потока, Вт/м........................От 10 до 2000
Предел допускаемой основной абсолютной погрешности (без учета погрешности датчика),
Вт/м , не более......................±1
Число каналов.......................От 16 до 96
Диапазон измерения температуры, °С.....—50..Л300
Предел допускаемой основной абсолютной погрешности (без учета погрешности датчика), °С, не более......................±1
Диапазон измерения напряжения, мВ.....5.500
Предел допускаемой основной абсолютной погрешности (без учета погрешности датчика), мкВ, не более....................±5
Индикация.........................ЬСБ 480 х 270
Напряжение питания от источника постоянного напряжения, В...................5
Время автономной непрерывной работы, ч,
не менее...........................100
Температура окружающей среды, °С......—10.50
Габариты, мм........................ 250 х 220 х 110
Масса, кг...........................1,35
52 - вепвогв & БувЬетв • № 3.2014
Для проверки соответствия фактических характеристик требованиям, предусмотренным ТЗ и ТУ, в процессе разработки проводились лабораторные испытания опытных образцов. В частности, проверялись такие параметры, как абсолютная основная погрешность и диапазон измерения напряжения. Результаты измерений представлены в таблицах 1—3.
Также проводилась проверка на наличие ошибок в обмене данными между устройством сбора информации УСИ-1 и измерительным коммутатором КИ-16, а также проверка записи данных на SD карту.
В ходе проведения испытаний опытных образцов УСИ-1 было установлено, что получен-
Таблица 1
Результаты испытаний опытного образца № 001
Номинальное значение напряжения (по ТУ), мВ Допустимое значение погрешности, мВ Значение напряжения, измеренное прибором № 001, мВ
Модуль 1 Канал 1 Модуль 2 Канал 1 Модуль 3 Канал 1
-299, 995 ±0,04999 -299,9 -300,0 -299,9
-99, 995 ±0,01985 -99,98 -99,99 -99,99
0 ±0,005 -0,003 -0,004 0,002
99, 995 ±0,01985 99,99 100,0 99,98
299, 995 ±0,04999 299,9 299,9 300,0
Таблица 2
Результаты испытаний опытного образца № 002
Номинальное значение напряжения (по ТУ), мВ Допустимое значение по-грешности, мВ Значение напряжения, измеренное прибором № 002, мВ
Модуль 1 Канал 1 Модуль 2 Канал 1 Модуль 3 Канал 1
-299, 995 ±0,04999 -300,0 -299,9 -299,9
-99, 995 ±0,01985 -100,0 -99,98 -99,99
0 ±0,005 0,004 -0,002 -0,002
99, 995 ±0,01985 99,99 99,99 99,98
299, 995 ±0,04999 299,9 300,0 300,0
Таблица 3
Результаты испытаний опытного образца № 003
Номинальное значение напряжения (по ТУ), мВ Допустимое значение по-грешности, мВ Значение напряжения, измеренное прибором № 003, мВ
Модуль 1 Канал 1 Модуль 2 Канал 1 Модуль 3 Канал 1
-299, 995 ±0,04999 -299,9 -299,9 -300,0
-99, 995 ±0,01985 -100,0 -99,99 -99,99
0 ±0,005 -0,002 0,003 -0,001
99, 995 ±0,01985 99,99 99,98 100,0
299, 995 ±0,04999 300,0 299,9 300,0
ные технические характеристики соответствуют нормам ТУ.
В процессе измерений теплофизических и теплотехнических параметров материалов и конструкций из-за наличия множества не утвержденных методов измерений приходится сталкиваться со многими проблемами, влияющими на обеспечение единства измерений, связанными иногда с несовершенством государственных стандартов.
Например, ГОСТ 26254—84: "Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций", в соответствии с которым мы проводим измерения приведенного сопротивления теплопередаче, гласит:
"— пункт 6. 4
При обработке результатов натурных испытаний строят графики изменения во времени характерных температур и плотности тепловых потоков, по которым выбирают периоды с наиболее установившимся режимом с отклонением среднесуточной температуры наружного воздуха от среднего значения за этот период в пределах ±1,5 °С и вычисляют средние значения сопротивления теплопередаче для каждого периода".
Согласно ГОСТу в наружных ограждающих конструкциях стационарный процесс теплопередачи в зависимости от их тепловой инерции устанавливается через 1,5...7,5 сут. Однако на практике при контроле строительных конструкций разница температуры наружного воздуха в ночное и дневное время, достигает 10...15 °С, и это не предел. Этот фактор, в свою очередь, вызывает нестационарные процессы теплопередачи в исследуемых конструкциях. Отсюда и такая продолжительность измерений, составляющих не менее 15 сут, а иногда и больше, что т
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.