179551. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés áramvezető anyagok tömegének mérésére
3 r9551 4 J K — az elektromos hőegyenérték [—] Ws I - fűtőáram [A] C - az áramvezető fajhője [kg K°] 5 R0 — hidegellenállás [Ohm] R - ellenállás [Ohm] (a felmelegedés közben mérve) R3 - meleg ellenállás [Ohm] 10 Amint látható, a képletből az áramvezető m tömege kiszámítható, ha az áramvezető ellenállását a felmelegedési folyamatban az említett három ponton megmérjük. Az áramvezető felmelegedés előtti ellenállása, az ún. R0 hideg ellenállás jellemző az elektro-15 mos tulajdonságaira. Az I fűtőáram bekapcsolása után az áramvezető exponenciális görbe mentén melegedni kezd. Az exponenciális görbe jellege az áramvezető m tömegétől és a hőleadás mértékétől függ. A második a felmelegedés közben mért R ellenállás mérése a felmelegedési szakaszban történik, ez az R ellenállás az áramvezető m tömegére lesz jellemző. A felmelegedés után a fűtés és a hőleadás egyensúlyba kerül, az áramvezető hőmérséklete nem változik, a beállt hőmérséklet a hőleadástól függ. így az ezen a hőmérsékle- :s ten mért R3 meleg ellenállás a hőleadásra lesz jellemző. A hárompontos méréssel tehát elérhetjük azt, hogy a hőleadás bármely fajtáját, az áramvezető alakjától független minden mérésnél a harmadik ellenállásmé- 30 réssel, egy általános hőleadási tényezővel jellemezzük. Ezzel a módszerrel elkerülhető, hogy bonyolult mérésekkel előre meg kelljen határozni a számításhoz szükséges állandók értékét, valamint a hőleadó felületek nagyságát. A mérés az áramvezető m tömegétől "5 függően viszonylag rövid idő pl. 20 mg tömegnél 3—6 s alatt elvégezhető. A képlet matematikai átrendezése után, ismert m tömeg esetében, az anyagra jellemző hőtani állandók is kiszámíthatók. 40 A találmány szerinti eljárás különleges előnye, hogy segítségével olyan áramvezetők súlya is mérhető, amelyek már be vannak építve (pl. félvezetők, integrált áramkörök áramköri részei, izzószál lámpába építve). A találmány szerinti berendezés nagy előnye, 45 hogy kényes és költséges, nagyon gondos kezelést igénylő analitikai mérlegeket helyettesít, gyors mérést biztosít és olyan helyen is lehetővé teszi a mérést, ahol hagyományos módszerrel lehetetlen. A találmány szerinti hárompontos mérési eljárás 50 foganatosítására alkalmas berendezés például az 1. ábra szerinti AG áramgenerátorból, FM feszültségmérőből, T időzítő egységből és Sz számítóeszközből áll. A mérés és számítás ezzel a minimális mérési össze- 55 állítással már elvégezhető. Az AV áramvezetőt befogó berendezésbe fogjuk és áram átfolyatásával a melegedési görbe mentén legalább három ponton ellenállásmérést végzünk. Az első ellenállásmérést olyan árammal végezzük, gg amely az áramvezetőt nem melegíti. Az FM feszültségmérő segítségével lemérjük a feszültségesést, kiszámítjuk az R« hidegellenállás értékét. Ezután rákapcsoljuk az AV áramvezetőre az I fűtőáramot. Az I fűtőáram rákapcsolásával működni kezd a T időzítő 55 egység. A melegedés folyamán egy adott t időpillanatban az FM feszültségmérő leméri az exponenciálisan melegedő áramvezetőn eső feszültséget, amelyből meghatározzuk az I fűtőáram ismeretében az R ellenállás nagyságát. Végül a hőmérséklet stabilizálódása után, a felfűtés befejeztével megmérjük az úgynevezett R3 melegellenállást. A három mérési eredmény felhasználásával a mintavételezési időtartam vagyis a mérés t időpillanata ismeretében a mindenkori áramvezetőre érvényes képlet szerint egy alkalmas SZ számítóészközzel (pl. kézi kalkulátor) kiszámítjuk az áramvezető m tömegét. Nagyszámú mérés esetén célszerű bonyolultabb felépítésű berendezést alkalmazni a könnyebb kezelhetőség miatt. Egy bonyolultabb berendezés tömbvázlata a 2. ábrán látható és a következő egységekből tevődik össze: AG áramgenerátor, BSz áramvezető befogó szerkezet, FM feszültségmérő, AT adattár, Sz számítóeszköz, DT adattovábbító egység, DP kijelző egység, KV központi vezérlő. A találmány szerinti eljárást és berendezést a rajz alapján, a berendezés példakénti tömbvázlatának kapcsán ismertetjük részletesebben (2. ábra). A teljes mérési és számítási folyamatot a KV központi vezérlő vezérli. Az ÁV áramvezetőt, melynek m tömegét szeretnénk meghatározni, behelyezzük egy speciális BSz áramvezető befogó szerkezetbe, ahol létrejönnek a méréshez szükséges elektromos kapcsolatok. A KV központi vezérlő előírja a mérési idő (tehát a mérés t időpillanata) és a mindenkori mérőáram nagyságát. A melegítés megkezdése előtt a KV központi vezérlő parancsot ad az R0 hidegellenállás megmérésére, úgy, hogy az áramvezetőn olyan áram folyik át, amely azt nem melegíti. Az FM feszültségmérő az áramvezetőn eső feszültséget méri és a KV központi vezérlő meghatározza az R0 hidegellenállás nagyságát és ezt az AT adattár tárolja. A KV központi vezérlő bekapcsolja az I fűtőáramot, elkezdődik az áramvezető felmelegedése. A kiválasztott t időpillanatban a KV központi vezérlő az FM feszültségmérőnek parancsot ad a mintavételezésre. Ismerve az I fűtőáramot a KV központi vezérlő meghatározza az R ellenállás nagyságát, amit szintén az AT adattár tárol. A felmelegedés az egyensúlyi állapot beállásáig folytatódik. A hőmérséklet állandóságát a KV központi vezérlő érzékeli, az FM feszültségmérővel ismét mintát vetet és kiszámítja a melegedés után R3 meleg ellenállás nagyságát. A három ellenállás ismeretében — a számítási konstansokat az AT adattár már tartalmazza — az Sz számítóeszköz elvégzi a számítást. A számítás eredményét szükség szerint vagy kijelzi, vagy adatfeldolgozásra továbbítja. Az AG áramgenerátor többszörözésével, valamint az FM feszültségmérő elé méréspontváltó közbeiktatásával egyidőben több párhuzamos mérésre is van lehetőség, csökkentve ezzel a mérési időt. Az elektronikus tömegmérés egyik felhasználási lehetősége és előnye a hagyományos mérési rendszerhez képest a következő. Az izzószálgyártás befejeztével a lámpába építés előtt az izzószál minőségellenőrzése igen fontos fel-2
