RU2598703C1

RU2598703C1 - Method for monitoring breaks of insulated thermocouples at thermostability tests of structures and measurement information system for its implementation (versions)

Info

Publication number: RU2598703C1
Application number: RU2015131562/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Долгов; Евгений Георгиевич Зубов
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2016-09-27

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment, and it is aimed at thermostability tests of the structures. Method consists in the fact that in the measurement information system with the measurement modes of thermoelectric couples signals and resistance of the resistive sensors, resistance of thermocouple wire is measured at installation of thermocouples at the researched structure. Cold junction of each thermocouple is in-series connected to signal meter of thermocouples via RC filters. In addition, in the switch of signals of the resistive sensors intended for connection of the resistive sensors by four-wire circuit, current and potential inputs are interconnected in pairs, and are connected to the outputs of the RC filters unit for corresponding thermocouples. Output of the switch is connected to the input of resistance instrument of resistive sensors. Capacitors are switched off in the block of filters. In the resistance measuring of resistive sensors range of resistance instrument is installed. Electric circuit resistance is measured, in which thermocouple wires are connected. Thermocouple integrity is determined by the following criteria: if the measured value of electric circuit resistance, in which thermocouple is switched on, is located in the specified measurement range, thermocouple is considered as not broken, when the measured resistance is beyond measurement range, thermocouple is considered as broken.

EFFECT: technical result consists in possibility of automated control of thermocouples breaks, improvement of reliability of measurement results and reduction of time for monitoring in measurement information systems.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретения относятся к измерительной технике и предназначены для автоматизированного контроля обрывов термопар, рабочий спай которых изолирован от токопроводящих частей конструкции, при проведении теплопрочностных испытаний, в частности, в авиационно-космической отрасли.The invention relates to measuring equipment and is intended for automated control of thermocouple breaks, the working junction of which is isolated from the conductive parts of the structure, during heat-strength tests, in particular in the aerospace industry.

Воспроизведение полетных температурных режимов натурных конструкций в лабораторных условиях при создании новых современных объектов авиакосмической техники является чрезвычайно важной и сложной научно-технической задачей. Для исследования теплового состояния конструкции применяют термоэлектрические преобразователи (термопары), количество которых может достигать нескольких сотен штук. Термо-ЭДС горячих спаев термопар (соединенных между собой термоэлектродов термопар, установленных в зоне нагрева конструкции) измеряют с помощью измерительных информационных систем. Для уменьшения уровня помех в термометрических цепях термопары в системах подсоединяют через блоки RC фильтров. Горячие спаи термопар могут быть изолированы от конструкции, на которой они устанавливаются, в двух случаях: в случае непроводящего ток материала или в случае конструктивного исполнения термопары, при котором термопара не имеет электрического контакта с токопроводящим материалом. Например, при предварительной наклейке горячего спая термопары на непроводящую ток подложку, которую при препарировке исследуемой конструкции наклеивают на токопроводящий материал конструкции. В процессе нагрева или охлаждения исследуемой конструкции в термопарах могут происходить обрывы, наиболее часто возникают разрывы в месте сварки термоэлектродов. Неконтролируемые обрывы термопар приводят к снижению достоверности результатов измерений и не дают полного представления о тепловом состоянии исследуемой конструкции, поэтому для устранения этих недостатков необходимо в измерительные информационные системы вводить автоматический контроль обрывов термопар.Reproduction of flight temperature conditions of full-scale structures in laboratory conditions when creating new modern objects of aerospace engineering is an extremely important and complex scientific and technical task. To study the thermal state of the structure, thermoelectric converters (thermocouples) are used, the number of which can reach several hundred pieces. Thermo-EMF of hot junctions of thermocouples (interconnected thermocouples of thermocouples installed in the heating zone of the structure) is measured using measuring information systems. To reduce interference in thermometric circuits, thermocouples in systems are connected via RC filter units. Hot junctions of thermocouples can be isolated from the structure on which they are installed in two cases: in the case of a non-conductive material or in the case of a thermocouple in which the thermocouple does not have electrical contact with the conductive material. For example, when pre-sticking a hot junction of a thermocouple on a non-conductive current substrate, which is glued onto the conductive material of the structure during preparation of the test structure. During heating or cooling of the studied structure, breaks can occur in thermocouples; breaks most often occur at the place of welding of thermoelectrodes. Uncontrolled breaks of thermocouples lead to a decrease in the reliability of measurement results and do not give a complete picture of the thermal state of the investigated structure, therefore, to eliminate these shortcomings, it is necessary to introduce automatic control of breaks of thermocouples into the measuring information systems.

Известен способ и многоканальное измерительное устройство контроля обрывов термопар - (Многоканальное измерительное устройство с блоком контроля обрывов термоэлектрических преобразователей, Авторское свидетельство СССР №1503029, МПК G01R 31/02, 1989).The known method and multichannel measuring device for monitoring breaks of thermocouples - (Multichannel measuring device with a control block for breaks of thermoelectric converters, USSR Copyright Certificate No. 1503029, IPC G01R 31/02, 1989).

В известном способе контроль обрывов термопар осуществляют следующим образом. Подсоединяют холодные спаи термопар к входам RC фильтра, выходы которого соединяют с входами коммутатора сигналов термопар, выход коммутатора соединяют с входом измерителя сигналов термопар.In the known method, the control of thermocouple breaks is as follows. Cold thermocouple junctions are connected to the inputs of the RC filter, the outputs of which are connected to the inputs of the thermocouple signal switch, the output of the switch is connected to the input of the thermocouple signal meter.

Контроль обрывов термопар осуществляют за два цикла работы. Первый цикл является предварительным, второй - основным. В первом цикле выход коммутатора сигналов термопар отключают от входа измерителя сигналов термопар и подключают к выходу источника постоянного напряжения. Поочередно (с первого до последнего) через коммутатор сигналов термопар подключают выходы блока RC фильтров с подсоединенными к его входам термопарами к источнику постоянного напряжения. При этом происходит заряд конденсаторов блока RC фильтров до уровня 0,5 В. После завершения подключения последнего выхода блока RC фильтров к выходу источника постоянного напряжения, первый цикл заканчивается.Thermocouple breakage is monitored in two cycles of operation. The first cycle is preliminary, the second is the main. In the first cycle, the output of the thermocouple signal switch is disconnected from the input of the thermocouple signal meter and connected to the output of the constant voltage source. Alternately (from the first to the last), through the switch of the thermocouple signals, connect the outputs of the RC filter unit with thermocouples connected to its inputs to a constant voltage source. In this case, the capacitors of the RC filter block are charged to the level of 0.5 V. After the connection of the last output of the RC filter block to the output of the DC voltage source is completed, the first cycle ends.

Во втором цикле выход коммутатора сигналов термопар отключают от выхода источника постоянного напряжения и подключают к входу измерителя сигналов термопар. Поочередно (с первого до последнего) подключают выходы блока RC фильтров через коммутатор сигналов термопар к измерителю сигналов термопар. Измеряют напряжение на конденсаторах блока RC фильтров и по величине напряжения на конденсаторах определяют, оборвана или цела термопара. Если в термопаре имеется обрыв, то за время первого цикла опроса термопар соответствующий конденсатор останется заряженным до уровня выходного напряжения источника постоянного напряжения, которое превышает шкалу аналого-цифрового преобразователя измерителя сигналов термопар. Если же обрыва в цепи термопары нет, то за время первого цикла опроса термопар соответствующий конденсатор успеет разрядиться через термопару до величины, равной измеряемой термо-ЭДС.In the second cycle, the output of the thermocouple signal switch is disconnected from the output of the constant voltage source and connected to the input of the thermocouple signal meter. Alternately (from the first to the last), the outputs of the RC filter block are connected through a thermocouple signal switch to a thermocouple signal meter. The voltage across the capacitors of the RC filter unit is measured and the magnitude of the voltage across the capacitors determines whether the thermocouple is disconnected or intact. If there is a break in the thermocouple, then during the first thermocouple polling cycle, the corresponding capacitor will remain charged to the output voltage level of the DC voltage source, which exceeds the scale of the analog-to-digital converter of the thermocouple signal meter. If there is no break in the thermocouple circuit, then during the first cycle of thermocouple polling, the corresponding capacitor will have time to discharge through the thermocouple to a value equal to the measured thermo-EMF.

Недостатком известного способа контроля обрывов термопар является осуществление контроля за два цикла, что приводит к увеличению времени, затрачиваемого на выполнение контроля. Поэтому при достаточно высоких темпах нагрева конструкции в процессе проведения эксперимента применение этого способа контроля может привести к потере информации о тепловом состоянии конструкции в заданные моменты времени измерения.A disadvantage of the known method for monitoring thermocouple breaks is the control over two cycles, which leads to an increase in the time spent on the control. Therefore, at a sufficiently high rate of heating of the structure during the experiment, the use of this control method can lead to the loss of information about the thermal state of the structure at given times of measurement.

Известное многоканальное измерительное устройство контроля обрывов термопар содержит блок RC фильтров, входы которого соединены с холодными спаями термопар, а выходы соединены с входами коммутатора сигналов термопар, выход которого соединен с входом измерителя сигналов термопар. Устройство содержит также блок контроля обрывов термопар и контроллер, который соединяют с компьютером. Контроллер управляет работой коммутатора сигналов термопар, измерителя сигналов термопар и блока контроля обрывов термопар для чего имеются соответствующие линии управления. Контроль обрывов термопар осуществляется автоматически за два цикла работы устройства. В первом цикле работы контроллер выдает управляющий сигнал на подключение выхода коммутатора сигналов термопар к выходу источника постоянного напряжения, который входит в состав блока контроля обрывов термопар. По сигналу от контроллера опрашиваются каналы коммутатора, и происходит заряд конденсаторов блока RC фильтров до напряжения 0,5 В, которое выдает источник постоянного напряжения.Known multi-channel measuring device for monitoring thermocouple breaks contains an RC filter unit, the inputs of which are connected to cold junctions of thermocouples, and the outputs are connected to the inputs of the thermocouple signal switch, the output of which is connected to the input of the thermocouple signal meter. The device also contains a thermocouple breakage control unit and a controller that is connected to the computer. The controller controls the operation of the thermocouple signal switch, thermocouple signal meter and thermocouple breakage control unit, for which there are corresponding control lines. Thermocouple breakage is controlled automatically in two cycles of the device. In the first cycle of operation, the controller provides a control signal for connecting the output of the thermocouple signal switch to the output of a constant voltage source, which is part of the thermocouple breakage control unit. The signal from the controller polls the switch channels, and the capacitors of the RC filter block charge up to a voltage of 0.5 V, which produces a constant voltage source.

Во втором цикле контроллер выдает управляющий сигнал на подключение выхода коммутатора сигналов термопар к входу измерителя сигналов термопар. По сигналу от контроллера опрашиваются каналы коммутатора, и измеряется напряжение на конденсаторах блока RC фильтров. По величине напряжения на конденсаторах делается заключение об обрыве или целостности термопар. Если напряжение на конденсаторе превышает диапазон измерения измерителя сигналов термопар, то термопара оборвана, если измеренная величина находится в диапазоне измерения измерителя, то термопара не оборвана.In the second cycle, the controller provides a control signal for connecting the output of the thermocouple signal switch to the input of the thermocouple signal meter. The signal from the controller polls the switch channels and measures the voltage across the capacitors of the RC filter unit. The magnitude of the voltage across the capacitors makes a conclusion about the breakage or integrity of thermocouples. If the voltage across the capacitor exceeds the measuring range of the thermocouple signal meter, then the thermocouple is cut off, if the measured value is in the measuring range of the meter, the thermocouple is not cut off.

Недостатком известного многоканального измерительного устройства с блоком контроля обрывов термопар является осуществление контроля за два цикла, что приводит к увеличению времени, затрачиваемого на выполнение контроля. Поэтому это устройство предпочтительнее применять до начала или после завершения экспериментального исследования теплового состояния конструкции, при достаточно высоких темпах нагрева конструкции в процессе проведения эксперимента применение этого способа контроля может привести к потере информации о тепловом состоянии конструкции в заданные моменты времени измерения.A disadvantage of the known multichannel measuring device with a thermocouple breakage monitoring unit is that it monitors for two cycles, which leads to an increase in the time taken to complete the monitoring. Therefore, this device is preferable to use before or after the experimental study of the thermal state of the structure, at a sufficiently high rate of heating of the structure during the experiment, the use of this control method can lead to loss of information about the thermal state of the structure at specified points in time of measurement.

Наиболее близкими по технической сущности объектами контроля и взятыми в качестве прототипов являются способ и измерительная информационная система «Прочность» для теплопрочностных испытаний конструкций - (Информационно-измерительная система «Прочность», Труды ЦАГИ, выпуск 2105, М., издательский отдел ЦАГИ, 1981). В состав базового комплекта измерительной стойки входит два измерительных модуля, один из которых может быть использован для измерения сигналов термопар, а другой - для измерения сопротивления резисторных датчиков.The closest objects of control in technical essence and taken as prototypes are the method and measuring information system “Strength” for heat-strength testing of structures - (Information and measuring system “Strength”, Transactions of TsAGI, issue 2105, M., TsAGI publishing department, 1981) . The basic set of the measuring rack includes two measuring modules, one of which can be used to measure thermocouple signals, and the other to measure the resistance of resistor sensors.

В известном способе в измерительной информационной системе с режимами измерения сигналов термопар и сопротивления резисторных датчиков измеряют сопротивление термоэлектродов термопар при монтаже термопар на исследуемой конструкции, холодный спай каждой термопары через блок фильтров и коммутатор последовательно подключают к измерителю сигналов термопар.In the known method, in the measurement information system with the measurement modes of the thermocouple signals and the resistance of the resistor sensors, the resistance of the thermocouple electrodes is measured when mounting the thermocouples on the test structure, the cold junction of each thermocouple through the filter unit and the switch are connected in series to the thermocouple signal meter.

Недостатком известного способа является отсутствие возможности автоматического контроля обрывов термопар в процессе проведения измерений температуры при исследовании теплового состояния конструкции. Контроль обрывов термопар можно проводить только вручную (без автоматизации) с использованием обычных мультиметров до начала или после завершения измерений температуры.The disadvantage of this method is the lack of the ability to automatically control breaks of thermocouples during temperature measurements in the study of the thermal state of the structure. Thermocouple breaks can only be controlled manually (without automation) using conventional multimeters before or after the completion of temperature measurements.

Известная измерительная информационная система для теплопрочностных испытаний конструкций содержит блок RC фильтров, входы которого соединены с холодными спаями термопар, а выходы соединены с входами коммутатора сигналов термопар. Кроме того, система содержит коммутатор сигналов резисторных датчиков, подключаемых по четырехпроводной схеме, измеритель сигналов термопар и измеритель сопротивления резисторных датчиков, компьютер и контроллер, связанные цифровой шиной обмена. В контроллере цифровой вход результатов измерения соединен с выходами измерителей, выход управления измерителями соединен с управляющими входами измерителей, первый выход управления коммутацией датчиков соединен с управляющим входом коммутатора сигналов резисторных датчиков, а второй выход управления коммутацией датчиков соединен с управляющим входом коммутатора сигналов термопар.The known measuring information system for heat-strength testing of structures contains an RC filter unit, the inputs of which are connected to cold junctions of thermocouples, and the outputs are connected to the inputs of the switch of thermocouple signals. In addition, the system includes a switch signal of resistor sensors connected in a four-wire circuit, a thermocouple signal meter and a resistance meter of resistor sensors, a computer and a controller connected by a digital exchange bus. In the controller, the digital input of the measurement results is connected to the outputs of the meters, the control output of the meters is connected to the control inputs of the meters, the first output of the sensor switching control is connected to the control input of the resistor sensor signal switch, and the second sensor switching control output is connected to the control input of the thermocouple signal switch.

Недостатком известной измерительной информационной системы является отсутствие автоматического контроля обрывов термопар в процессе проведения измерений при исследовании теплового состояния конструкции. Контролировать обрывы термопар в этой системе можно только вручную (без автоматизации) с использованием обычных мультиметров до начала или после завершения измерения температуры. Контроль обрывов термопар в процессе проведения измерений температуры в известной системе не предусмотрен. Это приводит к значительным затратам времени на проведение контроля и снижает достоверность результатов измерений при наличии неконтролируемых обрывов термопар в процессе проведения измерений.A disadvantage of the known measuring information system is the lack of automatic control of thermocouple breaks during measurements in the study of the thermal state of the structure. Thermocouple breaks in this system can only be controlled manually (without automation) using conventional multimeters before or after the temperature measurement is completed. Monitoring thermocouple breaks during temperature measurements in the known system is not provided. This leads to significant time spent on monitoring and reduces the reliability of the measurement results in the presence of uncontrolled breaks in thermocouples during the measurement process.

Задачей настоящих изобретений является разработка способа и измерительной информационной системы автоматического контроля обрывов изолированных термопар при теплопрочностных испытаниях конструкций.The objective of the present invention is to develop a method and a measuring information system for automatic monitoring of breaks of insulated thermocouples during heat-strength tests of structures.

Технический результат заключается в повышении точности результатов измерений, их информативности и оперативности выполнения программ испытаний.The technical result consists in increasing the accuracy of the measurement results, their information content and the efficiency of testing programs.

Решение задачи и технический результат в способе контроля обрывов изолированных термопар при теплопрочностных испытаниях конструкций достигаются тем, что в измерительной информационной системе с режимами измерения сигналов термопар и сопротивления резисторных датчиков измеряют сопротивление термоэлектродов термопар при монтаже термопар на исследуемой конструкции, холодный спай каждой термопары через блок RC фильтров последовательно подключают к измерителю сигналов термопар, дополнительно в коммутаторе сигналов резисторных датчиков, предназначенном для подсоединения резисторных датчиков по четырехпроводной схеме, токовый и потенциальный входы попарно соединяют между собой и соединяют с выходами блока RC фильтров для соответствующих термопар, выход коммутатора соединяют с входом измерителя сопротивления резисторных датчиков, отключают конденсаторы в блоке RC фильтров, в измерителе сопротивления резисторных датчиков устанавливают диапазон измерения сопротивления, измеряют сопротивления электрических цепей, в которые включены термоэлектроды термопар, определяют целостность термопары по следующему критерию: если измеренная величина сопротивления электрической цепи, в которую включена термопара, находится в заданном диапазоне измерения, то термопару считают не оборванной, при выходе измеренной величины сопротивления за пределы диапазона измерения термопару считают оборванной.The solution of the problem and the technical result in the method for monitoring breaks of isolated thermocouples during heat-strength testing of structures are achieved by the fact that in the measuring information system with the measurement modes of the thermocouple signals and the resistance of the resistor sensors, the resistance of the thermocouple electrodes is measured when mounting the thermocouples on the test structure, the cold junction of each thermocouple through the RC block filters are connected in series to a thermocouple signal meter, additionally in a resistor sensor signal switch For connecting resistor sensors in a four-wire circuit, the current and potential inputs are paired together and connected to the outputs of the RC filter unit for the corresponding thermocouples, the output of the switch is connected to the input of the resistance meter of resistor sensors, the capacitors in the RC filter unit are disconnected, in the resistance meter resistor sensors set the resistance measurement range, measure the resistance of electrical circuits that include thermocouple thermoelectrodes, determine lyayut thermocouple integrity the following criterion: if the measured resistance value circuit, which included a thermocouple located in a predetermined measurement range, the thermocouple is deemed not torn when the measured output resistance value beyond the measuring range is considered thermocouple torn.

Решение задачи и технический результат в измерительной информационной системе для осуществления контроля обрывов изолированных термопар при теплопрочностных испытаниях конструкций по первому варианту достигаются тем, что, система содержит блок RC фильтров, входы которого соединены с холодными спаями термопар, а выходы соединены с входами коммутатора сигналов термопар, коммутатор сигналов резисторных датчиков, подключаемых по четырехпроводной схеме, измеритель сигналов термопар и измеритель сопротивления резисторных датчиков, связанные цифровой шиной обмена компьютер и контроллер, для которого цифровой вход результатов измерения соединен с выходами измерителей, выход управления измерителями соединен с управляющими входами измерителей, первый выход управления коммутацией датчиков соединен с управляющим входом коммутатора сигналов резисторных датчиков, а второй выход управления коммутацией датчиков соединен с управляющим входом коммутатора сигналов термопар, дополнительно в коммутаторе сигналов резисторных датчиков для коммутации сигналов термопар токовый и потенциальный входы попарно соединены между собой и соединены с выходами блока RC фильтров для соответствующих термопар, в блоке RC фильтров каждый конденсатор подключен к входным проводам через соответствующий нормально замкнутый одноканальный ключ, управление ключами осуществлено от контроллера, третий выход управления которого соединен с управляющими входами одноканальных ключей.The solution of the problem and the technical result in the measuring information system for monitoring the breaks of isolated thermocouples during heat-strength testing of structures according to the first embodiment are achieved by the fact that the system contains an RC filter unit, the inputs of which are connected to cold junctions of thermocouples, and the outputs are connected to the inputs of the thermocouple signal switch, four-wire resistor sensor switchboard, thermocouple signal meter and resistor sensor resistance meter, communication the computer and the controller, for which the digital input of the measurement results is connected to the outputs of the meters, the control output of the meters is connected to the control inputs of the meters, the first output of the sensor switching control is connected to the control input of the resistor sensor signal switch, and the second sensor switching control output is connected to the control input of the thermocouple signal switch, in addition, in the signal switch of resistor sensors for switching thermocouple signals, the current and potential inputs are interconnected in pairs and connected to the outputs of the RC filter unit for the respective thermocouples, in the RC filter unit, each capacitor is connected to the input wires through the corresponding normally closed single-channel key, the keys are controlled from the controller, the third control output of which is connected to the control inputs of single-channel keys.

Решение задачи и технический результат в измерительной информационной системе для осуществления контроля обрывов изолированных термопар при теплопрочностных испытаниях конструкций по второму варианту достигаются тем, что, система содержит блок RC фильтров, входы которого соединены с холодными спаями термопар, а выходы соединены с входами коммутатора сигналов термопар, измеритель сигналов термопар и измеритель сопротивления резисторных датчиков, связанные цифровой шиной обмена компьютер и контроллер, для которого цифровой вход результатов измерения соединен с выходами измерителей, выход управления измерителями соединен с управляющими входами измерителей, выход управления коммутацией датчиков соединен с управляющим входом коммутатора, дополнительно для коммутации сигналов термопар использован коммутатор сигналов резисторных датчиков, подключаемых по четырехпроводной схеме, в котором для каждого датчика токовый и потенциальный входы попарно соединены между собой и соединены с выходами блока RC фильтров для соответствующих термопар, четырехпроводный выход коммутатора через нормально разомкнутый четырехканальный ключ соединен с входом измерителя сопротивления резисторных датчиков, управляющий вход четырехканального ключа соединен со вторым выходом контроллера, потенциальные выходные провода коммутатора через нормально замкнутый двухканальный ключ соединены с входом измерителя сигналов термопар, управляющий вход двухканального ключа соединен с третьим выходом контроллера, в блоке RC фильтров каждый конденсатор подключен к входным проводам через соответствующий одноканальный ключ, управление одноканальными ключами осуществлено от контроллера, третий выход управления которого соединен с управляющими входами одноканальных ключей.The solution of the problem and the technical result in the measuring information system for monitoring breaks of isolated thermocouples during heat-strength testing of structures according to the second embodiment are achieved by the fact that the system contains an RC filter unit, the inputs of which are connected to cold junctions of thermocouples, and the outputs are connected to the inputs of the thermocouple signal switch, thermocouple signal meter and resistor sensor resistance meter connected by a digital computer bus and a controller for which the digital input is cut The measurement steps are connected to the outputs of the meters, the control output of the meters is connected to the control inputs of the sensors, the output of the control of switching sensors is connected to the control input of the switch, in addition to the switching of thermocouple signals, a switch of signals of resistor sensors connected in a four-wire circuit is used, in which the current and potential for each sensor the inputs are interconnected in pairs and connected to the outputs of the block of RC filters for the corresponding thermocouples, four-wire output utator through a normally open four-channel key is connected to the input of the resistance meter of resistor sensors, the control input of the four-channel key is connected to the second output of the controller, the potential output wires of the switch are connected through the normally closed two-channel key to the input of the thermocouple signal meter, the control input of the two-channel key is connected to the third output of the controller, in the block of RC filters, each capacitor is connected to the input wires through the corresponding single-channel key, control The single-channel keys are implemented from the controller, the third control output of which is connected to the control inputs of the single-channel keys.

Фиг. 1 и 2 поясняют способ контроля и иллюстрируют варианты его осуществления. На фиг. 1 и 2 введены следующие обозначения:FIG. 1 and 2 explain the control method and illustrate options for its implementation. In FIG. 1 and 2, the following notation is introduced:

1 - термопара,1 - thermocouple,

2 - датчик резисторный,2 - resistor sensor,

3 - блок RC фильтров,3 - block RC filters,

4 - ключ электрический одноканальный,4 - electric single-channel key,

5 - конденсатор,5 - capacitor

6 - резистор,6 - resistor

7 - коммутатор сигналов термопар,7 - switch thermocouple signals,

8 - ключ электрический двухканальный,8 - two-channel electric key,

9 - коммутатор сигналов резисторных датчиков,9 - switch signal resistor sensors,

10 - ключ электрический четырехканальный,10 - four-channel electric key,

11 - измеритель сопротивления резисторных датчиков,11 - resistance meter resistor sensors,

12 - измеритель сигналов термопар,12 - thermocouple signal meter,

13 - контроллер,13 - controller

14 - компьютер,14 - computer

15 - ключ электрический двухканальный нормально замкнутый,15 - key electric two-channel normally closed,

16 - ключ электрический четырехканальный нормально разомкнутый.16 - four-channel electric key normally open.

Термопара 1 состоит из двух проводников (термоэлектродов) из разнородных материалов, концы которых с одной стороны соединены между собой и размещены в зоне измерения температуры (горячий спай), другие концы термопары (холодный спай) подключаются к входу блока фильтров 3.Thermocouple 1 consists of two conductors (thermoelectrodes) of dissimilar materials, the ends of which are connected to each other and placed in the temperature measuring zone (hot junction), the other ends of the thermocouple (cold junction) are connected to the input of the filter unit 3.

Резисторный датчик 2 (тензорезистор, термометр сопротивления) подключен через коммутатор 9 к измерителю сопротивления резисторных датчиков 11 по известной четырехпроводной схеме, при которой от каждой клеммы датчика к входу измерителя подводятся по два провода: токовый - для питания датчика и потенциальный - для снятия напряжения на клеммахResistor sensor 2 (strain gauge, resistance thermometer) is connected through a switch 9 to the resistance meter of resistor sensors 11 according to the well-known four-wire circuit, in which two wires are connected from each sensor terminal to the meter input: current - to power the sensor and potential - to relieve voltage terminals

На фиг. 1 представлен вариант подсоединения резисторных датчиков (тензорезисторов) 2 по четырехпроводной схеме к коммутатору 9 для измерения деформации конструкции в точке установки тензорезистора при измерении термо-ЭДС термопар 1, подсоединенных через блок фильтров 3 к коммутатору 7. Если необходимо измерять температуру конструкции в месте установки термопары, то для компенсации термо-ЭДС холодных спаев термопар в качестве резисторного датчика можно использовать термометр сопротивления, который в этом случае необходимо подключить к входу блока RC фильтров 3, как это показано на фиг. 2.In FIG. 1 shows a variant of connecting resistor sensors (strain gages) 2 in a four-wire circuit to switch 9 for measuring the structural deformation at the point of installation of the strain gauge when measuring thermo-EMF of thermocouples 1 connected through a filter unit 3 to switch 7. If it is necessary to measure the temperature of the structure at the place of installation of the thermocouple then, to compensate for the thermo-EMF of cold junctions of thermocouples, a resistance thermometer can be used as a resistor sensor, which in this case must be connected to the input Single RC filters 3 as shown in FIG. 2.

Блок RC фильтров 3 состоит из входных и выходных разъемов, конденсаторов 5, резисторов 6 и ключей электрических одноканальных 4, предназначенных для подключения конденсаторов 5, емкость которых С, к входам холодных спаев термопар при измерении термо-ЭДС термопар 1 и отключения конденсаторов 5 при измерении величины сопротивления электродов каждой термопары, соединенных между собой в зоне измерения температуры (горячий спай). Конденсаторы 5 емкостью С вместе с резисторами 6 сопротивлением R и сопротивлениями термоэлектродов термопар образуют RC фильтры. Два термоэлектрода термопары при их равной длине имеют не одинаковую величину сопротивления. Для повышения помехоподавления RC фильтра величина сопротивления 6 выбирается такой, чтобы дополнить величину термоэлектрода термопары с меньшим сопротивлением до величины сопротивления термоэлектрода с большим сопротивлением. Сопротивление термоэлектродов термопар на фиг. 1 и 2 не показано.The RC filter block 3 consists of input and output connectors, capacitors 5, resistors 6, and electric single-channel keys 4, designed to connect capacitors 5, the capacitance of which C, to the inputs of the cold junctions of thermocouples when measuring thermo-EMF of thermocouples 1 and disconnecting capacitors 5 when measuring the resistance values of the electrodes of each thermocouple, interconnected in the temperature measurement zone (hot junction). Capacitors 5 with capacitance C together with resistors 6 with resistance R and thermocouple resistances form thermocouples form RC filters. Two thermocouple thermocouples with their equal lengths do not have the same resistance value. To increase the noise suppression of the RC filter, the resistance value 6 is chosen so as to supplement the value of the thermocouple thermocouple with a lower resistance to the resistance value of a thermoelectrode with a large resistance. The resistance of thermocouples of thermocouples in FIG. 1 and 2 are not shown.

Коммутатор сигналов термопар 7 является двухканальным коммутирующим устройством, по сигналу управления от контроллера 13 подключающим две входных клеммы ключей электрических двухканальных 8 соответственно на двухклеммный выход, соединенный с входом измерителя сигналов термопар 12. В качестве коммутатора 7 может быть использован любой известный двухканальный коммутатор, в частности, для универсальности может быть использован коммутатор четырехпроводный 9 при условии, что холодный спай термопар будет соединен с потенциальными клеммами ключей электрических четырехканальных 10, а токовые клеммы ключей 10 будут свободны. Коммутатор 7 может быть многоступенчатым и состоять из нескольких блоков. Несколько коммутаторов могут быть объединены в большое коммутационное поле датчиков. На фиг. 1 и 2 показан в качестве примера один коммутатор 7.The thermocouple signal switch 7 is a two-channel switching device, by a control signal from the controller 13 connecting two input terminals of the electric two-channel keys 8, respectively, to the two-terminal output connected to the input of the thermocouple signal meter 12. Any known two-channel switch can be used as the switch 7, in particular , for versatility, a four-wire 9 switch can be used, provided that the cold junction of the thermocouples is connected to potential terminals lyuchey electric four-channel 10, and the current terminal 10 keys will be free. The switch 7 may be multi-stage and consist of several blocks. Several switches can be combined into a large sensor switching field. In FIG. 1 and 2, an example of one switch 7 is shown.

Коммутатор сигналов резисторных датчиков 9 является четырехканальным коммутирующим устройством, по сигналу управления от контроллера 13 подключающим четыре входных клеммы ключей электрических четырехканальных 10 соответственно на четырехклеммный выход, соединенный с входом измерителя сопротивления резисторных датчиков 11. В качестве коммутатора 9 может быть использован любой известный четырехканальный коммутатор. Коммутатор 9 может быть многоступенчатым и состоять из нескольких блоков. Несколько коммутаторов могут быть объединены в большое коммутационное поле датчиков. На фиг. 1 и 2 для примера показан один коммутатор 9. Термопары через блок фильтров 3, а также другие резисторные датчики 2 подсоединяют на соответствующие входы коммутатора 9, который в соответствии с сигналами управления на своем управляющем входе от выхода управления коммутацией датчиков контроллера 13 по командам компьютера 14 через его шину выборочно подключает их на свой четырехпроводный выход. Благодаря четырехпроводности коммутатор датчиков является универсальным, т.е. способен работать с любыми типами используемых датчиков: термопара, термосопротивление, тензорезистор и др. Из четырех проводов два - токовые (с протеканием по ним измерительного тока), другие два - потенциальные (ток по ним практически не течет, и, следовательно, потенциал передается от датчика без искажений). Для резисторных датчиков одна пара, состоящая из одного токового и одного потенциального провода, соединяется с одной клеммой датчика, другая пара, состоящая из другого токового и другого потенциального провода, соединяется с другой клеммой датчика. Для термопар используются два потенциальных провода соответственно двум соответствующим клеммам измерителя в режиме измерения напряжения.The signal switch of the resistor sensors 9 is a four-channel switching device, which, by a control signal from the controller 13, connects four input terminals of the keys of the electric four-channel 10, respectively, to the four-terminal output connected to the input of the resistance meter of the resistor sensors 11. Any known four-channel switch can be used as the switch 9. The switch 9 may be multi-stage and consist of several blocks. Several switches can be combined into a large sensor switching field. In FIG. 1 and 2, for example, one switch 9 is shown. Thermocouples are connected through the filter unit 3 and other resistor sensors 2 to the corresponding inputs of the switch 9, which, in accordance with the control signals at its control input from the control output of the sensors of the controller 13 by computer 14 through its bus selectively connects them to its four-wire output. Thanks to the four-wire system, the sensor switch is universal, i.e. it is capable of working with any type of sensors used: a thermocouple, a thermistor, a resistance strain gauge, etc. Two of the four wires are current (with a measuring current flowing through them), the other two are potential (the current practically does not flow through them, and therefore the potential is transmitted from sensor without distortion). For resistor sensors, one pair consisting of one current and one potential wire connects to one sensor terminal, another pair consisting of another current and other potential wires connects to another sensor terminal. Two potential wires are used for thermocouples, respectively, to the two corresponding terminals of the meter in the voltage measurement mode.

Ключ электрический одноканальный 4 представляет собой управляемый электрический контакт, имеющий два состояния («замкнуто», «разомкнуто»), и может быть выполнен на базе КМОП-микросхем, например, серии «590».The single-channel electric key 4 is a controllable electrical contact having two states (“closed”, “open”), and can be made on the basis of CMOS chips, for example, the “590” series.

Ключ электрический двухканальный 8 имеет электрически несвязанные два канала коммутации (2 входа и 2 выхода) и управляющий вход, является двухканальным коммутирующим элементом, по сигналу управления «замыкающим» ключи каналов, и входит в состав коммутатора 7: по одному для каждого входа. Ключ 8 может быть выполнен также на базе КМОП-микросхем, например, серии «590».The two-channel electric key 8 has two electrically unconnected switching channels (2 inputs and 2 outputs) and a control input, is a two-channel switching element, according to the control signal “closes” the channel keys, and is included in the switch 7: one for each input. Key 8 can also be made on the basis of CMOS chips, for example, a series of "590".

Ключ электрический четырехканальный 10 имеет электрически несвязанные четыре канала коммутации (4 входа и 4 выхода) и управляющий вход, является четырехканальным коммутирующим элементом, по сигналу управления «замыкающим» ключи каналов, и входит в состав коммутатора 9: по одному для каждого входа. Ключ 10 может быть выполнен также на базе КМОП-микросхем, например, серии «590».The four-channel electric key 10 has electrically unconnected four switching channels (4 inputs and 4 outputs) and a control input, is a four-channel switching element, by the control signal “closes” the channel keys, and is part of switch 9: one for each input. The key 10 can also be made on the basis of CMOS chips, for example, a series of "590".

Измеритель сопротивления резисторных датчиков 11 имеет четырехпроводный аналоговый вход, цифровой выход результатов измерений, управляющий режимом измерения вход, и предназначен для выработки цифрового кода результатов измерений напряжения, пропорционального электрическому сопротивлению тензорезисторов или терморезисторов (в зависимости от типа подключенных к коммутатору резисторных датчиков) при протекании по датчику тока питания датчика. При подсоединении выходов блока фильтров 3 к закороченным попарно токовым и потенциальным входам коммутатора 9 измеритель сопротивления резисторных датчиков 11 может быть использован для измерения напряжения, пропорционального сопротивлению термопар совместно с сопротивлением резисторов 6, соединительных проводов и контактов в электрической цепи от холодных спаев термопар до входного разъема коммутатора 9 поскольку каждая термопара будет подсоединяться к четырехпроводным входам коммутатора 9 по двухпроводной схеме. С выхода коммутатора 9 цепь будет четырехпроводной. В дальнейшем, говоря об измерении сопротивления измерителем 11, будем понимать, что измеритель 11 измеряет величину сопротивления, которая пропорциональна измеряемому измерителем 11 напряжению.The resistance meter 11 of the resistor sensors has a four-wire analog input, a digital output of the measurement results that controls the measurement mode input, and is designed to generate a digital code of the voltage measurement results proportional to the electrical resistance of the strain gauges or thermistors (depending on the type of resistor sensors connected to the switch) when flowing through sensor current supply sensor. When connecting the outputs of the filter unit 3 to the short-circuited current and potential inputs of the switch 9, the resistance meter of the resistor sensors 11 can be used to measure the voltage proportional to the resistance of the thermocouples together with the resistance of the resistors 6, connecting wires and contacts in the electrical circuit from the cold junctions of the thermocouples to the input connector switch 9 because each thermocouple will be connected to the four-wire inputs of the switch 9 in a two-wire circuit. From the output of switch 9, the circuit will be four-wire. In the future, speaking of measuring resistance by meter 11, we will understand that meter 11 measures a resistance value that is proportional to the voltage measured by meter 11.

Измеритель сигналов термопар 12 имеет двухпроводный аналоговый вход, цифровой выход результатов измерений, управляющий режимом измерения вход, и предназначен для выработки цифрового кода результатов измерений термо-ЭДС горячих спаев термопар.The thermocouple signal meter 12 has a two-wire analog input, a digital output of the measurement results that controls the measurement mode of the input, and is designed to generate a digital code of the measurement results of thermo-EMF of hot junctions of thermocouples.

Компьютер 14 имеет двунаправленную шину и по заранее введенной программе выполняет функции выдачи необходимых команд управления работой системы, приема и обработки результатов измерений, их хранения, отображения и оформления (печати).Computer 14 has a bi-directional bus and, according to a pre-entered program, performs the functions of issuing the necessary commands for controlling the operation of the system, receiving and processing measurement results, their storage, display and design (printing).

Контроллер 13 предназначен для организации взаимодействия и формирования сигналов функционирования системы. Контроллер 13 имеет связанную с компьютером 14 двунаправленную шину, цифровой вход результатов измерений, управляющий подключением измерителей 11 и 12 выход.The controller 13 is designed to organize interaction and the formation of signals of the functioning of the system. The controller 13 has a bi-directional bus connected to the computer 14, a digital input of the measurement results, which controls the connection of the meters 11 and 12 output.

Контроллер 13 в блок-схеме системы, представленной на фиг. 1, дополнительно имеет управляющие коммутацией датчиков первый выход для коммутации сигналов коммутатора 9 и второй выход для коммутации сигналов коммутатора 7, а также третий выход, управляющий подключением и отключением конденсаторов 5 в блоке RC фильтров 3.Controller 13 in a block diagram of the system of FIG. 1, additionally has control sensors switching the first output for switching the signals of the switch 9 and the second output for switching signals of the switch 7, as well as a third output that controls the connection and disconnection of the capacitors 5 in the block of RC filters 3.

Контроллер 13 системы, представленной на фиг. 2, отличается от контроллера системы, представленной на фиг. 1. Он имеет управляющий выход для коммутации сигналов коммутатора 9, второй выход управления закрытым и открытым состоянием ключа 16, а также третий выход, который управляет закрытым - открытым состоянием ключа 15 и подключением - отключением конденсаторов 5 в блоке RC фильтров 3.The controller 13 of the system of FIG. 2 differs from the controller of the system shown in FIG. 1. It has a control output for switching the signals of the switch 9, a second control output for the closed and open state of the key 16, as well as a third output that controls the closed - open state of the key 15 and the connection - disconnection of the capacitors 5 in the block of RC filters 3.

Ключ электрический двухканальный нормально замкнутый 15 имеет электрически несвязанные два канала коммутации (2 входа и 2 выхода) и управляющий вход, является двухканальным коммутирующим элементом, по сигналу управления «размыкающим» ключи каналов. Ключ 15 может быть выполнен на базе КМОП-микросхем, например, серии «590».A two-channel normally closed electric key 15 has two electrically unconnected two switching channels (2 inputs and 2 outputs) and a control input, is a two-channel switching element, according to the control signal “disconnecting” the channel keys. The key 15 can be made on the basis of CMOS chips, for example, a series of "590".

Ключ электрический четырехканальный нормально разомкнутый 16 имеет электрически несвязанные четыре канала коммутации (4 входа и 4 выхода) и управляющий вход, является четырехканальным коммутирующим элементом, по сигналу управления «замыкающим» ключи каналов. Ключ 16 может быть выполнен также на базе КМОП-микросхем, например, серии «590».The four-channel normally open electric key 16 has four electrically unconnected four switching channels (4 inputs and 4 outputs) and the control input is a four-channel switching element, which, according to the control signal, closes the channel keys. The key 16 can also be made on the basis of CMOS chips, for example, a series of "590".

Ниже приведено описание работы объектов, предназначенных для контроля обрывов термопар в измерительных информационных системах, которые содержат канал измерения сигналов термопар и канал измерения сигналов сопротивления резисторных датчиков (терморезисторов и тензорезисторов). Системы с такой структурой применяют обычно при исследовании напряженно-деформированного и теплового состояния авиакосмических конструкций.The following is a description of the operation of objects designed to control thermocouple breaks in measuring information systems that contain a channel for measuring thermocouple signals and a channel for measuring resistance signals of resistor sensors (thermistors and strain gauges). Systems with such a structure are usually used in the study of the stress-strain and thermal state of aerospace structures.

Способ контроля обрывов изолированных термопар осуществляют следующим образом (на примере фиг. 1).The method of monitoring the cliffs of isolated thermocouples is as follows (for example, Fig. 1).

Измерения термо-ЭДС горячих спаев термопар проводят с помощью канала измерения сигналов термопар. Для этого холодные спаи термопар 1 подсоединяют к входам блока RC фильтров 3. Выходы блока RC фильтров соединяют с входами коммутатора 7, который соединяют с входом измерителя сигналов термопар 12. В компьютер 14 вводят исходные данные для измерения термо-ЭДС термопар: тип термопары и ее температурную характеристику, номера термопар на конструкции и соответствующие им адреса входов коммутатора, режим измерения (автоматический в заданные моменты времени или вручную путем нажатия оператором клавиши клавиатуры) и другие необходимые для работы программы данные. На компьютере 14 запускают программу измерений. При этом команды от компьютера поступают на контроллер 13, который выдает управляющие сигналы на подключение выхода измерителя 12 к входу контроллера 13, опрос сигналов термопар, их измерение и передачу в компьютер 14. Компьютер обрабатывает результаты измерения и выдает величину термо-ЭДС для каждой термопары.Measurements of the thermo-EMF of hot junctions of thermocouples are carried out using the channel for measuring thermocouple signals. To do this, the cold junctions of thermocouples 1 are connected to the inputs of the RC filter unit 3. The outputs of the RC filter unit are connected to the inputs of the switch 7, which is connected to the input of the thermocouple signal meter 12. Initial data for measuring the thermopower of thermocouples are input into computer 14: type of thermocouple and its temperature characteristics, numbers of thermocouples on the structure and the addresses of the switch inputs corresponding to them, measurement mode (automatic at specified times or manually by pressing the keyboard key by the operator) and others necessary for operation ogrammy data. At computer 14, a measurement program is started. In this case, commands from the computer are sent to the controller 13, which gives control signals for connecting the output of the meter 12 to the input of the controller 13, polling the thermocouple signals, measuring them and transmitting them to the computer 14. The computer processes the measurement results and provides the value of thermo-EMF for each thermocouple.

Если необходимо измерить температуру каждой термопары, то на вход коммутатора 9 через блок RC фильтров 3 подключают терморезистор 2, как это показано на фиг. 2. При задании исходных данных в компьютер вводят дополнительно тип термосопротивления 2, его температурную характеристику и адрес подключения к коммутатору 9. При этом программа работы системы будет отличаться от программы опроса одних только термопар в том плане, что после опроса термопар будет опрашиваться терморезистор 2. Для этого по командам компьютера 14 контроллер 13 выдаст управляющие сигналы на подключение выхода измерителя 11 к входу контроллера 13, на опрос сигналов терморезистора, их измерение и передачу в компьютер 14. С помощью терморезистора 2 измерителем сопротивления 11 измеряют сопротивление терморезистора при температуре холодных спаев термопар. В компьютере из температурной характеристики термосопротивления по величине сопротивления терморезистора 2, измеренного при температуре холодных спаев термопар, вычисляют температуру холодных спаев термопар. По этой температуре из температурной характеристики термопары находят величину ЭДС холодных спаев термопар, складывают величину термо-ЭДС горячих спаев термопар и ЭДС холодных спаев термопар и по температурной характеристике термопары вычисляют температуру каждой термопары.If it is necessary to measure the temperature of each thermocouple, a thermistor 2 is connected to the input of the switch 9 through the block of RC filters 3, as shown in FIG. 2. When setting the initial data, the thermistor type 2, its temperature characteristic and the address of connection to the switch 9 are additionally entered into the computer. In this case, the system operation program will differ from the program for polling thermocouples alone in the sense that after polling the thermocouples thermistor 2 will be polled. To do this, according to the commands of computer 14, the controller 13 will issue control signals for connecting the output of the meter 11 to the input of the controller 13, for polling the thermistor signals, their measurement and transmission to computer 14. Using t thermistor 2 resistance meter 11 measure the resistance of the thermistor at the temperature of the cold junctions of thermocouples. In the computer, from the temperature characteristic of the thermal resistance, the temperature of the cold junctions of the thermocouples is calculated from the resistance value of the thermistor 2 measured at the temperature of the cold junctions of the thermocouples. From this temperature, the EMF value of cold junctions of thermocouples is found from the temperature characteristic of the thermocouple, the thermo-EMF value of hot junctions of thermocouples and the EMF of cold junctions of thermocouples are added, and the temperature of each thermocouple is calculated from the temperature characteristic of the thermocouple.

Для осуществления контроля обрывов термопар при проведении монтажа термопар на конструкции для каждой из них измеряют суммарное сопротивление двух ее соединенных в рабочий спай термоэлектродов. Выходы блока RC фильтров 3 подсоединяют к потенциальным входам коммутатора 9, предназначенного для подсоединения резисторных датчиков по четырехпроводной схеме. Оставшиеся свободными токовые входы коммутатора 9 попарно соединяют с потенциальными входами.To monitor the breakdown of thermocouples during the installation of thermocouples on the structure for each of them measure the total resistance of its two thermoelectrodes connected to the working junction. The outputs of the block of RC filters 3 are connected to the potential inputs of the switch 9, designed to connect resistor sensors in a four-wire circuit. Remaining free current inputs of the switch 9 are connected in pairs with potential inputs.

Затем измеряют величину электрического сопротивления цепи от входов блока RC фильтров 3 до входов коммутатора 9. Величину сопротивления этой цепи можно измерить, например, замыкая входы блока RC фильтров 3 при отсоединенных от них термопарах и отключенных ключами 4 конденсаторах 5. Определяют максимальную сумму сопротивлений термопары и подсоединяющей ее к входу коммутатора 9 цепи. По величине этого сопротивления устанавливают диапазон измерения в измерителе сопротивления резисторных датчиков 11.Then measure the electrical resistance of the circuit from the inputs of the RC filter unit 3 to the inputs of the switch 9. The resistance value of this circuit can be measured, for example, by closing the inputs of the RC filter unit 3 with thermocouples disconnected from them and 4 capacitors disconnected by keys 5. The maximum sum of the thermocouple resistances and connecting it to the input of the switch 9 circuit. The magnitude of this resistance set the measuring range in the resistance meter of the resistor sensors 11.

При проведении контроля обрывов термопар холодные спаи термопар подсоединяют к входам блока RC фильтров 3. Нормально замкнутые при измерении термо-ЭДС термопар ключи 4 размыкают. Измеряют сопротивления термоэлектродов термопар совместно с сопротивлениями электрических цепей от входов блока RC фильтров 3 до входов коммутатора 9. По величине измеренного сопротивления измерителем 11 выдают заключение о состоянии термопар: если измеренная величина сопротивления электрической цепи, в которую включена термопара, находится в заданном диапазоне измерения, то термопару считают не оборванной, при выходе измеренной величины сопротивления за пределы диапазона измерения термопару считают оборванной.When monitoring thermocouple breaks, cold junctions of thermocouples are connected to the inputs of the RC filter unit 3. Normally closed when measuring thermo-EMF thermocouple keys 4 open. The resistance of the thermocouple thermoelectrodes is measured together with the resistance of the electrical circuits from the inputs of the RC filter unit 3 to the inputs of the switch 9. The value of the measured resistance by the meter 11 gives a conclusion about the condition of the thermocouples: if the measured value of the resistance of the electric circuit, into which the thermocouple is included, is in the specified measurement range then the thermocouple is considered not torn, when the measured resistance value goes beyond the measuring range, the thermocouple is considered torn.

Работа измерительной информационной системы для осуществления контроля обрывов изолированных термопар при теплопрочностных испытаниях конструкций, блок-схема первого варианта которой представлена на фиг. 1, осуществляется следующим образом.The operation of the measuring information system for monitoring breaks of isolated thermocouples during heat-strength tests of structures, the block diagram of the first version of which is presented in FIG. 1 is carried out as follows.

Контроллер 13 по заданной в компьютере 14 программе выдает сигналы управления. Он отключает выход измерителя сигналов термопар 12 от входа контроллера 13 и подключает выход измерителя сопротивления резисторных датчиков 11 к входу контроллера 13, отключает конденсаторы 5 с помощью ключей 4 в блоке RC фильтров 3. Контроллер 13 выдает управляющие сигналы на последовательный опрос каналов коммутатора 9 путем последовательного замыкания четырехканальных ключей 10, измерения сопротивления термопар 1, подсоединенных к коммутатору 9 по четырехпроводной схеме, выдачи кода результата измерения через контроллер 13 в компьютер 14.The controller 13 according to the program specified in the computer 14 generates control signals. It disconnects the output of the thermocouple signal meter 12 from the input of the controller 13 and connects the output of the resistance meter of resistor sensors 11 to the input of the controller 13, disconnects the capacitors 5 using the keys 4 in the RC filter unit 3. The controller 13 generates control signals for sequential polling of the channels of the switch 9 by sequential the closure of the four-channel keys 10, measuring the resistance of thermocouples 1 connected to the switch 9 in a four-wire circuit, issuing the code of the measurement result through the controller 13 to the computer 14.

Диапазон измерения измерителя сопротивления резисторных датчиков 11 выбирается так же, как это изложено в способе контроля обрывов термопар. Алгоритм контроля о состоянии термопар: если измеренная величина сопротивления электрической цепи, в которую включена термопара, находится в заданном диапазоне измерения, то термопару считают не оборванной, при выходе измеренной величины сопротивления за пределы диапазона измерения термопару считают оборванной. Компьютер выдает информацию об оборванных термопарах.The measurement range of the resistance meter of the resistor sensors 11 is selected in the same way as described in the method for monitoring breaks in thermocouples. Algorithm for monitoring the state of thermocouples: if the measured value of the resistance of the electric circuit into which the thermocouple is included is within the specified measurement range, then the thermocouple is considered not broken, when the measured value of resistance outside the measurement range the thermocouple is considered broken. The computer provides information about dangling thermocouples.

Работа измерительной информационной системы для осуществления контроля обрывов изолированных термопар при теплопрочностных испытаниях конструкций, блок-схема второго варианта которой представлена на фиг. 2, осуществляется следующим образом.The operation of the measuring information system for monitoring the breaks of isolated thermocouples during heat-strength tests of structures, the block diagram of the second version of which is presented in FIG. 2 is carried out as follows.

В режиме измерения температуры с помощью нормально замкнутых ключей 4 конденсаторы 5 подсоединены к холодным спаям термопар. Контроллер 13 по командам от компьютера 14 выдает управляющие сигналы: на подключение выхода измерителя сигналов термопар 12 к входу контроллера 13. Вход измерителя сигналов термопар 12 подключается к выходу коммутатора 9 по сигналам управления контроллера 13, которые поступают на ключи 15 и 16. Вследствие чего ключ электрический четырехканальный нормально разомкнутый 16 отсоединяет четырехпроводный вход измерителя сопротивления резисторных датчиков 11 от выхода коммутатора 9, а нормально замкнутый ключ 15 подсоединяет выход коммутатора 9 к входу измерителя сигналов термопар 12. После этого контроллер выдает управляющие сигналы на последовательный опрос каналов коммутатора 9 путем последовательного замыкания четырехканальных ключей 10, измерения термо-ЭДС термопар 1, подсоединенных к потенциальным и токовым входам коммутатора. Результаты измерений через контроллер 13 передаются в компьютер 14. После завершения опроса термопар, контроллер 13 по заданной в компьютере 14 программе выдает сигналы управления на отключение выхода измерителя сигналов термопар 12 от входа контроллера 13 и подключение выхода измерителя сопротивления резисторных датчиков 11 к входу контроллера 13. Затем контроллер выдает управляющие сигналы на подсоединение входа измерителя сопротивления резисторных датчиков 11 к выходу коммутатора 9 путем отключения ключа 15 и подключения ключа 16. После этого контроллер выдает управляющие сигналы на опрос канала коммутатора 9 с подсоединенным к его входу терморезистором 2, на измерение сопротивления терморезистора 2 и выдачи кода результата измерения через контроллер 13 в компьютер 14. Компьютер 14 в соответствии с введенными в него данными, которые приведены при описании работы способа контроля целостности изолированных термопар, обрабатывает результаты измерения и по приведенному в способе контроля алгоритму вычисляет температуру каждой термопары в заданные моменты времени измерения.In the temperature measurement mode using normally closed keys 4, the capacitors 5 are connected to cold junctions of thermocouples. The controller 13, on commands from the computer 14, gives control signals: to connect the output of the thermocouple signal meter 12 to the input of the controller 13. The input of the thermocouple signal meter 12 is connected to the output of the switch 9 by the control signals of the controller 13, which are received on the keys 15 and 16. As a result, the key an electric four-channel normally open 16 disconnects the four-wire input of the resistance meter 11 of the resistor sensors from the output of the switch 9, and a normally closed key 15 connects the output of the switch 9 to the input Thermocouple signals meter 12. The controller then outputs the control signals to the serial polling channel switch circuit 9 by serial four-channel keys 10, measurement of thermal electromotive force thermocouples 1 connected to the potential and current inputs of the switch. The measurement results through the controller 13 are transmitted to the computer 14. After the thermocouples are polled, the controller 13, according to the program specified in the computer 14, gives control signals to disconnect the output of the thermocouple signal meter 12 from the input of the controller 13 and connect the output of the resistance meter 11 of the resistor sensors to the input of the controller 13. Then the controller provides control signals for connecting the input of the resistance meter of the resistor sensors 11 to the output of the switch 9 by disconnecting the key 15 and connecting the key 16. After this o the controller gives control signals for interrogating the channel of the switch 9 with a thermistor 2 connected to its input, for measuring the resistance of the thermistor 2 and issuing the measurement result code through the controller 13 to computer 14. Computer 14 in accordance with the data entered in it, which are given in the description of the operation the method of monitoring the integrity of isolated thermocouples, processes the measurement results and, according to the algorithm described in the control method, calculates the temperature of each thermocouple at predetermined measurement times.

В режиме контроля обрывов термопар контроллер 13 по заданной в компьютере 14 программе выдает сигналы управления. Он отключает выход измерителя сигналов термопар 12 от входа контроллера 13 и подключает выход измерителя сопротивления резисторных датчиков 11 к входу контроллера 13. Он отключает конденсаторы 5 с помощью ключей 4 в блоке RC фильтров 3 и отключает ключом 15 вход измерителя сигналов термопар 12 от выхода коммутатора 9, подключает ключом 16 вход измерителя сопротивления резисторных датчиков 11 к выходу коммутатора 9.In the control mode of thermocouple breaks, the controller 13, according to the program specified in the computer 14, gives control signals. It disconnects the output of the thermocouple signal meter 12 from the input of the controller 13 and connects the output of the resistance meter resistor sensors 11 to the input of the controller 13. It disconnects the capacitors 5 with the keys 4 in the RC filter unit 3 and disconnects the input of the thermocouple signal meter 12 with the key 15 from the output of the switch 9 connects with a key 16 the input of the resistance meter of the resistor sensors 11 to the output of the switch 9.

Затем контроллер выдает сигналы управления на последовательный опрос каналов коммутатора 9 путем последовательного замыкания четырехканальных ключей 10, измерения сопротивления термопар 1, подсоединенных к коммутатору 9 по четырехпроводной схеме, выдачи кода результата измерения через контроллер 13 в компьютер 14.Then the controller provides control signals for sequential polling of the channels of the switch 9 by sequentially closing the four-channel keys 10, measuring the resistance of thermocouples 1 connected to the switch 9 using a four-wire circuit, and issuing the measurement result code through the controller 13 to the computer 14.

По данному предложению выполнены соответствующие теоретические и экспериментальные исследования.According to this proposal, the corresponding theoretical and experimental studies have been carried out.

Реализация предложения при теплопрочностных испытаниях конструкций в авиакосмической отрасли позволит автоматизировать контроль обрывов термопар, изолированных от заземленных конструкций, на которых рабочие спаи термопар установлены, повысить достоверность результатов измерений, их информативность и оперативность выполнения программ испытаний.The implementation of the proposal during heat-strength testing of structures in the aerospace industry will automate the monitoring of breaks of thermocouples isolated from grounded structures on which working junctions of thermocouples are installed, to increase the reliability of measurement results, their information content and the efficiency of testing programs.

Claims

1. A method for monitoring breakages of isolated thermocouples during heat-strength testing of structures, which consists in measuring the resistance of thermocouple thermoelectrodes when mounting thermocouples on the test structure in a measuring information system with thermocouple signals and resistance of resistor sensors, cold junction of each thermocouple through a block of RC filters in series connected to a thermocouple signal meter, characterized in that in the signal switch of the resistor sensors, designed for four-wire resistor sensors, the current and potential inputs are connected in pairs and connected to the outputs of the RC filter unit for the corresponding thermocouples, the output of the switch is connected to the input of the resistance meter of the resistor sensors, the capacitors in the RC filter block are disconnected, the range in the resistance meter of the resistor sensors is set resistance measurements, measure the resistance of electrical circuits that include thermocouple thermoelectrodes, determine the integrity of the thermocouple p about the following criterion: if the measured resistance value of the electric circuit into which the thermocouple is included is within the specified measurement range, then the thermocouple is considered not broken, when the measured resistance value is outside the measurement range, the thermocouple is considered broken.

2. The measuring information system for monitoring the breaks of isolated thermocouples during heat-strength testing of structures contains an RC filter unit, the inputs of which are connected to cold junctions of thermocouples, and the outputs are connected to the inputs of a switch of thermocouple signals, a signal switch of resistor sensors connected in a four-wire circuit, a thermocouple signal meter and a resistance meter of resistor sensors connected by a digital computer bus and a controller for which a digital input results in the measurements, it is connected to the outputs of the meters, the control output of the meters is connected to the control inputs of the meters, the first output of the sensor switching control is connected to the control input of the resistor sensor signal switch, and the second sensor switching control output is connected to the control input of the thermocouple signal switch, characterized in that in the switch signals of resistor sensors for switching signals of thermocouples current and potential inputs are interconnected in pairs and connected to the outputs of block R C filters for the corresponding thermocouples, in the RC filter block, each capacitor is connected to the input wires through the corresponding normally closed single-channel key, the keys are controlled from the controller, the third control output of which is connected to the control inputs of the single-channel keys.

3. The measuring information system for monitoring the breaks of isolated thermocouples during heat-strength testing of structures contains an RC filter unit, the inputs of which are connected to cold junctions of thermocouples, and the outputs are connected to the inputs of the switch of thermocouple signals, a thermocouple signal meter and a resistance meter of resistor sensors connected by a digital exchange bus a computer and a controller for which the digital input of the measurement results is connected to the outputs of the meters, the control output of the meters is connected n with the control inputs of the meters, the control output of the sensor switching is connected to the control input of the switch, characterized in that for switching the thermocouple signals a switch of signals of resistor sensors is used, connected in a four-wire circuit, in which for each sensor the current and potential inputs are paired and connected with the outputs of the block of RC filters for the corresponding thermocouples, the four-wire output of the switch is connected to the input of the measurement through a normally open four-channel key resistance resistor sensors, the control input of the four-channel key is connected to the second output of the controller, the potential output wires of the switch are connected through the normally closed two-channel key to the input of the thermocouple signal meter, the control input of the two-channel key is connected to the third output of the controller, in the RC filter unit, each capacitor is connected to the input wires through the corresponding single-channel key, single-channel keys are controlled from the controller, the third output is controlled whose name is connected to the control inputs of single-channel keys.