189717. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés felületi hőáramsűrűség és hőmérséklet egyidejű mérésére
1 189 717 2 A találmány tárgya eljárás és kapcsolási elrendezés felületi hőmérséklet mérésére. Az energiagazdálkodás egyik középponti fontosságú kérdése a körülhatárolt terek (épületek, tartályok, kemencék stb.) és technológiai objektumok (csővezetékek, szerelvények stb.) szigetelésén át távozó hőveszteség megbízható, pontos ismerete. Megépített, üzemelő objektumok esetén erre közvetlen mérési módszer nem ismeretes. A veszteségfeltáró elemzést általában a felületi hőmérsékletek pontszerű vagy képalkotó rendszerű mérésének alapján végzik. A felületi hőmérsékletet kontakt vagy sugárzásos módszerrel mérik. A kontakt módszer alapvető hibája az, hogy a hőmérő eszköz által a felületről elvezetett hő meghamisítja a mérési eredményt. A sugárzásos hőmérsékletmérés során bizonytalanságok forrása a vizsgált testek emissziós tényezőjének nem megbízható ismerete, továbbá a geometria hatása, illetve a környezeti sugárzásnak és az atmoszféra szennyezettségének befolyása. A találmány célja a fenti hiányosságok kiküszöbölése. A találmány feladata felületi hőmérséklet kontakt módszerrel történő mérésére olyan eljárás és kapcsolási elrendezés létrehozása, amelyek lehetővé teszik az említett zavaró hatások messzemenő kiküszöbölését és ezáltal a mérési pontosság növelését. Az elsődleges feladat megoldása olyan eljárás felületi hőmérséklet mérésére, amelynek során a vizsgált felülethez mérőátalakítót illesztünk, és a mérőátalakító által szolgáltatott jelet kijelezzük, és amelynél a találmány értelmében a felületi hőmérsékletmérés mellett egyidejűleg, ugyanazon a helyen, ugyanazon mérőátalakítóval hőáramsűrűséget is mérünk, és a felületi hőmérséklet jelet a hőáramsűrűség jellel korrigáljuk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál a felületi hőmérsékletmérést és a hőáramsűrűségmérést multiplex módszerrel felváltva végezzük. A másodlagos feladat megoldása olyan kapcsolási elrendezés felületi hőmérséklet mérésére, amelynek mérőátalakítója van, a mérőátalakító erősítő bemenetére van csatlakoztatva, és az erősítő kimenete kijelzővel van összekötve, és amely a találmány értelmében integrált kialakítású, egybeépített hőmérséklet- és hőáram átalakítóként kiképzett mérőátalakítóval rendelkezik, a mérőátalakító és az erősítő közé multiplexer, az erősítő és a kijelző közé pedig számolóegység van kapcsolva, és a számolóegység időalappal és tárral van összekötve. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli alakjánál a multiplexer, a számolóegység, a tár, az időalap és a kijelző közös vezérlőegységre van csatlakoztatva. A találmány szerinti megoldással kiküszöbölhető a felületi hőmérséklet mérésének rendszeres hibája. Ugyanakkor egyidejű, illetve kvázi egyidejű és egy helyen történő méréssel lehetővé válik egyes származtatott hőtechnikai mennyiségek (pl. hőátadási tényező) meghatározása is. A találmányt a következőkben a csatolt rajzon vázolt kiviteli példa kapcsán ismertetjük. Az ábra a példa szerinti kapcsolási elrendezés tömbvázlata. A bemutatott kapcsolási elrendezésnek M multiplexer bemenetére csatlakoztatott H mérőátalakítója van, amely viszonylag nagy felületű - célszerűen tárcsa vagy szalag alakú - eszköz. A H mérőátalakító lágy de rugalmas hordozó anyagba (pl fluor- vagy szilikonkaucsuk) hermetikusan beágyazott, integrált kialakítású, egybeépített hőmérséklet- és hőáram átalakítót tartalmaz, amely célszerűen termoelemekből épül fel. A lágy de rugalmas hordozóanyag lehetővé teszi egyrészt a görbült felületeken történő mérést is, másrészt biztosítja az agresszív környezet elleni védelmet, illetve az érdes felületű tárgyakkal a jó hőkontaktust. Az M multiplexer E erősítőn át Sz számolóegységre van csatlakoztatva. Az Sz számolóegység T tárral és I időalappal, valamint K kijelzővel van összekötve. A rendszerhez ezenkívül V vezérlőegység tartozik, amely az M multiplexénél, az Sz számolóegységgel, az I időalappal, a T tárral és a K kijelzővel is össze van kötve. A bemutatott kapcsolási elrendezés a következőképpen működik: A H mérőátalakító jeleit az M multiplexer felváltva küldi az E erősítőre. A V vezérlőegység irányítja az I időalap felhasználásával, hogy az Sz számolóegység a T tárban tárolt kiértékelési információ alapján a hőáramsűrűség jellel korrigálja a felületi hőmérséklet jelet. A T tárban levő korrekciós információ az alkalmazott H mérőátalakító függvénye. A K kijelzőn mind a hőmérséklet, mind a hőáram értéke megjeleníthető. A korrekció alapját egy kétváltozós függvénykapcsolat képezi, amelyben a két változó a felületi hőmérséklet és a hőáramsűrűség. Ezen kétváltozós függvénykapcsolat meghatározása olyan hitelesítő készülékkel történik, amely figyelembe veszi az adott H mérőátalakító hőfizikai jellemzőit (hővezetési és hőmérsékletvezetési tényező) és geometriai méreteit. A kapott korrekciós függvény az adott H mérőátalakítóra vonatkozik. Az M multiplexer kapcsolási frekvenciáját természetesen úgy választjuk meg, hogy a maximális zavarelnyomást biztosítsuk, tehát a hasznos termikus jel és a zavaró villamos jel viszonya optimális legyen. A felületi hőmérsékletmérést és a hőáramsűrűségmérést a felület adott helyén a termikus folyamat dinamikájához képest szinte azonos időpillanatban végezzük, így járulékosan származtatott hőtechnikai jellemzőket (pl. hőátadási tényezőt) is mérhetünk. Az I időalappal és T tárral összekötött Sz számolóegység a felületi hőmérséklet jeleket a hitelesítés során meghatározott függvénykapcsolat (karakterisztika) szerint a kvázi egyidejűleg jelentkező hőáramsűrűség jeleknek megfelelően korrigálja. Az Sz számolóegységen célszerűen esetenként beállítható az egyes egyedileg hitelesített H mérőátalakítók mindenkori karakterisztikája. Előnyös, hogy a mért fizikai jellemzőket ugyanazon mérőátalakító torzító hatása befolyásolja. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás felületi hőmérséklet mérésére, amelynek során a vizsgált felülethez mérőátalakítót illesztünk, és a mérőátalakító által szolgáltatott jelet kijelezzük, azzal jellemezve, hogy a felületi hőmérsékletmérés mellett egyidejűleg, ugyanazon a helyen, ugyanazon mérőátalakítóval hőáramsflrflséget is mérünk, és a felületi hőmérséklet jelet a hőáramsürűség jellel korrigáljuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
