Рис. 3 График положения задвижки
Положение задвижки S зависит от температуры воздушного потока, создаваемого кондиционером (в нашем случае без теплообменника). Экспериментально подобранно оптимальное значение настройки кондиционера и равное 18 С, для поддержания температуры в комнате подготовки воздушных масс, при котором количество крайних положений задвижки 0% и 100% примерно одинаково. При возникновение нештатной ситуации и отключение питания, кондиционер прекращает работать, температура в помещение подготовки воздушных масс постепенно начинает увеличиваться. По факту кондиционер настроен на поддержание температуры 17,5 С, что позволяет продлить поддержания температурного режима на время за, которое температура в комнате подготовки воздуха поднимется до 18 С.
На рис. 4 приведен график изменения температуры, измеренной датчиком 10 на рис. 1, т.е. температуры воздуха, подаваемого на эталон.
Рис. 4 Изменения температуры на выходе воздуховодов
Как видно из рис. 4 ПИД- алгоритм поддерживает положение заслонки таким образом, чтобы температура воздуха находилась в пределах от +18,92 С до +19,08 С. Это соответствует поставленной задаче.
Для того чтобы испытать систему регулировки температурного режима в максимально неблагоприятных условиях, эксперимент проводился без сгл а- живающего температурные выбросы теплообменника и аккумулятора холода. Дополнительно были проведены измерения температуры с помощью датчика температуры (11 рис. 1), установленного на корпусе ВСЧВ и датчика, расположенного над ВСЧВ (14 рис. 1). Значения изменения температуры в данных точках не превысили ±0,1 С, по отношению к датчику на выходе из воздуховода. Скорость изменения температуры была меньше 0,2 С/час.
Разработанная авторами система легко масштабируется для выполнения конкретной задачи, например, в Дальневосточном филиале ФГУП «ВНИИФТРИ» в 2019 г. была реализована система, состоящая из шести независимых смесителей воздушных масс, поддерживающих температуру в л о- кальных объемах в границах одного помещения. Отличительными особенностями системы являются: простота и оперативность замена блоков системы прецизионного поддержания температуры в локальном объеме, которая не вызывает изменение режима работы ВСЧВ или необходимость его выключения; отсутствие источников вибраций и электромагнитных помех. Насосы и блоки вентиляторов расположены в отдельном помещение подготовки воздушных масс и не оказывают негативного влияния на электромагнитную обстановку комнаты с высокочувствительным измерительным оборудованием, что соответствует ГОСТ Р 51317.4.5-99 при испытаниях для «0» класса условий эксплуатации. Общая стоимость системы поддержания температурного режима, состоящая из шести объемов по 1 м3, включающая подготовку двух специальных помещений, не превышает стоимости одной температурной камеры.
Заключение
Разработана система прецизионного поддержания температуры в локальном объеме, входящая в состав комплекса средств технического обеспечения функционирования эталонных комплексов для время-частотных измерений. Система позволяет поддерживать температуру в пределах ± 0,1 °C, и имеет 100% резервирование. В помещения с ВСЧВ отсутствуют источники вибраций и электромагнитных помех, что соответствует ГОСТ Р 51317.4.5 -99 при испытаниях для «0» класса условий эксплуатации. Электрическая мощность, потребляемая системой существенно меньше, чем у аналогичных систем с климатическими камерами. Стоимость разработанной системы и ее технического содержания на порядок ниже, чем у систем, использующих климатические камеры.
Библиографические ссылки
1. Гончаров А. С., Смирнов Ю. Ф., Норец И. Б. Эталонный комплекс времени и частоты для хранения национальной шкалы времени РФ // Альманах современной метрологии. 2017. № 11. С. 221-229.
2. Базовый комплекс времени и частоты. Руководство по эксплуатации ЯКУР.411735.010РЭ.
3. An Analysis of the Frequency Instability of the Group Signal of an Ensemble of Active Hydrogen Standards / Podogova S. D., Mishagin K. G., Chernyshev I. N., Vorontsov V. G. // Measurement Techniques. Springer. 2014. Vol. 57, № 7. P. 770-776.
4. Riehle Fritz. Frequency standards. Basics and Applications. WILEY-VCH, 2004. 526 p.
5. Технические средства обеспечения функционирования эталонных комплексов для время-частотных измерений / Нестулей В. И., Довгалюк М. А., Попов А. Н., Володина С.В. // Альманах современной метрологии. 2016. № 8. С. 324-332.
6. Parameter Temperature & Humidity Control Chambers. Black Mountain. URL: https://humiditycontrol.com/product/30-cu-ft-chamber (дата обращения: 28.01.2020).
7. Стандарт частоты и времени водородный. Руководство по эксплуатации ЯКУР.411141.037РЭ.
8. ГОСТ Р 51317.4.5-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000.
9. Уткин А. Г., Павленко Ю. К. Камера поддержания стабильной температуры // Метрология времени и пространства: материалы IX Междунар. симп. М.: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2018. С. 260-261.