SU1051386A1

SU1051386A1 - Temperature difference meter

Info

Publication number: SU1051386A1
Application number: SU823475091A
Authority: SU
Inventors: Владимир Леонидович Котляров; Клаус Циммерман; Вадим Адольфович Голембо; Виктор Константинович Сомченко; Бенцион Иосифович Швецкий
Original assignee: Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1982-07-26
Filing date: 1982-07-26
Publication date: 1983-10-30

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОеТИ ТЕМПЕРАТУР , содержащий два пьезокварцевых термопреобразовател с частотным выходом, подключенных к первым входам двух смесителей, два формировател импульсов, две схемы И, генератор опорной частоты, соединенный с делителем, при этом первый вход первой схемы И соединен с выходом первого формировател , а выход подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединенного через триггер знака и непосредственно с входами цифрового индикатора , а выход первого смесител через второй формирователь соединен с входом второй схемы И, отличающийс тем, что, с целью повьйвени точности измерени разности температур за счет устранени погрешности, вызванной неидентичностыо характеристик термопреобразрвателей покрутизне, в него введены два источника опорной час1юты , третий смеситель, схема управлени , треть схема И и схема ИЛИ, входы которой соединены с выхода (Л ми первой и второй схем И, а выход подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, при этом вторые входы первого и второго смесителейсоединены с выходами источншсов опорной частоты, i выходы подключены к входам третьего смесител , выСП ход которого соединен с входом первого формировател импульсов, выход со делител опорной частоты соединен с первьм входом третьей схемы И, а 00 105 выходы схемы управлени соединены с вторыми входами схем И.DIFFERENCE TEMPERATURE METER, containing two piezoquartz thermal converters with frequency output, connected to the first inputs of two mixers, two pulse drivers, two And circuits, a reference frequency generator connected to the divider, the first input of the first And circuit connected to the output of the first former, and the output connected to the summing input of a reversible counter connected via a character trigger and directly to the inputs of a digital indicator, and the output of the first mixer through the second driver is connected to the input of the second circuit AND, characterized in that, in order to accurately measure the temperature difference by eliminating the error caused by the non-identical characteristics of the twist-type thermal converters, two sources of the reference part, a third mixer, a control circuit, a third AND circuit and OR inputs, inputs were introduced into it which is connected to the output (L mi of the first and second circuits And, and the output is connected to the subtractive input of the reversible counter, while the second inputs of the first and second mixers are connected to the outputs of the reference clock Toty, i outputs connected to inputs of the third mixer nap turn is connected to the input of the first pulse shaper, the output from the reference frequency divider coupled to the input pervm third AND gate, and 00105 outputs a control circuit connected to the second inputs of schemes IV

Description

Изобретение относитс к термометрии и может быть использовано дл измере1ш разности температур.The invention relates to thermometry and can be used to measure temperature differences.

Известен измеритель разности температуры , содержащий два пьезокварцевых термопреобразовател с частотным выходом, смеситель, схему опредгшени знака разности температур, делитель частоты, формирователь временных интервалов, генератор опорной частоты, счетчик-результата и цифровой индикатор р1 Д.Known temperature difference meter containing two piezoquartz thermal converters with a frequency output, a mixer, a temperature difference sign determining circuit, a frequency divider, a time interval generator, a frequency generator, a result counter, and a digital indicator p1 D.

Однако в известном измерителе раэности невозможно применение термопреобразователей температуры неидентичных по крутизне термочастотной характеристики, However, it is impossible to use temperature transducers that are not identical with respect to the steepness of the frequency response,

Наиболее близким к предлагаемому вл етс измеритель разности температуры , содержащий два пьезокварцевых термопреобразовател с частотным выходов, подключенных к первым входам Двух смесителей, два формировател импульсов, две cxeivibi И, генератор опорной частоты, соединенный с делителем, при этом первый вход певой схемы И соединен с выходом первого формировател , а выход подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединённого через триггер знака и непосредственно с входами цифрового индикатора ,The closest to the proposed is a temperature difference meter containing two piezoquartz thermal converters with frequency outputs connected to the first inputs of the Two mixers, two pulse formers, two cxeivibi I, a reference frequency generator connected to the divider, the first input of the PG circuit AND connected to the output of the first imager, and the output is connected to the summing input of a reversible counter connected via a character trigger and directly to the inputs of a digital indicator,

Однако и этот измеритель требует применени термопреобразователей с одинаковой крутизной характеристики температура - частота. Недостаточна неодинаковость (близость) значений крутизны характеристики приводит в известных измерител х разности к погрешности измерени ,However, this meter also requires the use of thermocouples with the same slope temperature-frequency characteristics. The lack of uniformity (proximity) of the values of the steepness of the characteristic leads to a measurement error in the known difference meters,

Цель изобретени - повьшение точности измерени разности температуры за счет устранени погрешности, вызванной неидентичностью характеристик термопреобразователей по крутизне , а также возможность применени в измерителе термопреобразователей с любым разбросом характеристик по крутизне.The purpose of the invention is to increase the accuracy of measuring the temperature difference by eliminating the error caused by the nonidentity of the characteristics of thermal converters along the slope, as well as the possibility of using thermal converters in the meter with any variation of the characteristics along the slope.

Поставленна цель .достигаетс тем, что в измеритель разности температуры , содержащий два пьезокварцевых термопреобразовател с частотным выходом, подключенных к первым входам двух смесителей, два: формировател импульсов, две схемы И, генератор опорной частоты, соединенный с дехштелем, при этом первый вход первой схемы И соединен с выходом певого формировател , а выход подключен к суммирующему входу реверсив- ного счетчика, соединенного через триггер знака и непосредственно с Входами цифрового индикатора,а выход первого смесител через второй формирователь соединен с входом второй схемы И, введены два источника опорной частоты, третий смеситель, схема управлени , треть схема И и схема ИЛИ, входы которой соединены с выходами первой и второй схем И, а выход подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, при зтом вторые входы первого и второго смесителей соединены с выходами источников опорной частоты, а выходы подключены к входам третьего смесител , выход которого соединен с входом первого формировател импульсов, вы .,ход делител опорной частоты соединен с пербьм входом третьей схемы И, а- выходы схемы управлени соедагнены с вторыми входами схем И,The goal is achieved by the fact that the temperature difference meter, which contains two piezoquartz thermocouples with a frequency output, is connected to the first inputs of two mixers, two: a pulse former, two circuits And, a reference frequency generator connected to the dehshtel, the first input of the first circuit It is connected to the output of the first PCR driver, and the output is connected to the summing input of a reversible counter connected via a sign trigger and directly to the Inputs of the digital indicator, and the output of the first mixer through the second driver, it is connected to the input of the second AND circuit, two reference frequency sources are introduced, a third mixer, a control circuit, a third AND circuit and an OR input of which is connected to the outputs of the first and second AND circuit, and the output is connected to the reversing counter subtracting input, This is where the second inputs of the first and second mixers are connected to the outputs of the reference frequency sources, and the outputs are connected to the inputs of the third mixer, the output of which is connected to the input of the first pulse generator, you. n perbm a third input of the AND gate, outputs the a control circuit with circuits soedagneny and second inputs,

На фиг, 1 представлена блок-схема измерител ; на фиг, 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу,FIG. 1 is a block diagram of a meter; FIG. 2 shows timing diagrams explaining his work,

Устройство содержит два термопреобразовател 1.1 и 1.2, два смесител 2,1 и 2.2, два источника опорной частоты 3,1 и 3,2, третий смеситель А, два формировател 5 и 6, три схемы И 7,1, -7.2 и 7,3, схему ИЛИ 8, генератор 9 опорной частоты, делител 10 опорной частоты, схему 11 управлени , реверсивный счетчик 12, триггер знака 13 и цифровой индикатор 14The device contains two thermal converters 1.1 and 1.2, two mixers 2.1 and 2.2, two sources of the reference frequency 3.1 and 3.2, the third mixer A, two formers 5 and 6, three circuits And 7.1, -7.2 and 7, 3, an OR 8 circuit, a reference frequency generator 9, a reference frequency divider 10, a control circuit 11, a reversible counter 12, a sign trigger 13 and a digital indicator 14

HcTO4)fCHKH опорной частоты 3, 1 и 3,2 могут быть реализованы с использованием двух опорных кварцевых резонаторов , отличающихс по номинальной резонансной частоте и соответствующих схем генераторов.HcTO4) fCHKH of reference frequency 3, 1, and 3.2 can be implemented using two reference crystal oscillators, differing in nominal resonant frequency and corresponding generator circuits.

Каждый из смесителей 2,1, 2,2 и .4 представл ет собой схему И с фильтром ниж:них частот, включенным на выкоде ,Each of the 2.1, 2.2, and .4 mixers is an AND scheme with a lower filter: their frequencies are turned on,

Каждый из формирователей 5 и 6 вл етс усилителем-ограничителем.Each of drivers 5 and 6 is a limiting amplifier.

Схема управлени вл етс устройством , формирующим временную диаграмму работы по сигналам, снимаемым с выходов делител Ю опорной частоты The control circuit is a device that forms a timing diagram of the operation of the signals taken from the outputs of the reference frequency divider.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Выходной частотный сигнал термопреобразователей температуры 1,1 и 3 1.2, функци преобразовани которых описываетс уравнением (-i-6o). (1) где i - номер датчика (,2); f- - частота на выходе термопре образовател 1.i при температуре f . - частота на выходе термопре образовател при температу ре градуировки Эр; S,i - крутизна температурно-час т ной характеристики .термопреобразовател 1.1, подаетс на входы смесителей 2.2 и 2.2, на вторые входы которых поступают выходные сигналы источников опорной частоты 3.1 и 3,2, частоты которых отличаютс друг от друга, в результате чего разностные частоты , выдел емые смесител ми 2.1 и 2.2, также отличаютс друг от друга а знак разностной частоты выходных сигналов смесителей 2.1 и 2.2, выдел емой третьим смесителем 4 во всем диапазоне измер емых температур при любых разбросах датчиков температуры 1.1 и Т.2 по крутизне температурно-частотной характеристики , останетс неизменньш. Полученный таким образом.на выходе смесител 4 сигнал через формирователь 6 и схему И 7.1 поступает на вход пр мого счета реверсивного счетчика 12 в течение времени, определ емого длительностью сигнала на управл ющем (втором) входе схемы И 7.1, поступающего со схемы 11 управлени . Выходной сигнал смесител 2.2 через формирователь 5, схему И 7.2 и схему ИЛИ 8 в течение времени , определ емого длительностью сигнала на втором входе схемы И 7,2 также поступающего со схемы управлени 11, поступает на вычитающий вход счетчика 12, в результате чего его содержимое уменьшаетс . Содержимое счетчика 12 также уменьшаетс при поступлении на его вычитающий вход через третью схему И и схему ИЛИ сигналов с промежуточного выхода делител 10 опорной частоты, ilo сигналам, поступающим с выхода делител 10 схема управлени формирует сигналы, поступаощие на вторые входы схем И 7.Ц7,2 и 7.3, на вход.установки в нуль реверсивного счетчика 12 и на вход Перенос цифрового индикатора 14. Дл полу864 чени отсчета в единицах температз рьр (градусах Цельси ) длительность сигналов, поступающих со схемы управлени II на вторые входы схем И 7.1 и 7.2, выбираетс на основе соотношени i 1 Sid© ллин гделб., - разрешающа способность измерител разнести температуры . Устройство работает следук дим образом . За промежуток времени TQ, начинакнцийс после установки реверсивного счетчика 12 в нуль, с использованием третьей схемы И 7,3 и схемы ИЛИ 8 в реверсивном счетчике -12 накапливаетс число в обратном коде (участок 1, фиг. 2). В течение времени t; выходной сигнал третьего смесител 4 , через формирователь 6 и схему И 7.1 поступает на суммирующий вход счетчика 12, в результате чего его содержимое увеличиваетс (участок 2, фиг. 2). По сигналу схемы управлени длительностью Т2-Т, поступающему на второй вход схемы И 7.2, выходной сигнал смесител 2.2 через формирователь 5, схему И 7.2 и схему ИЛИ 8 также поступает на вычитающий вход счетчика 12, в результате чего его содержимое вновь уменьшаетс (участок 3, фиг. 2)i Длительность интервала времени (Т2-Т) определ етс разбросом термопреобразователей по крутизне температурно-ч астотной характеристики при одинаковых значени х параметров обоих термопреобразователей длительность зтого интервала равна нулю. Полученное в конце цикла измерени содержимое реверсивного счетчика равно (f,-foni)-(f2-w)Ti-(f2:W 2 / ьжодна частота источников опорной частоты. При этом NJJ определ етс соотношением (fo2-WT2. () а реализуетс в виде N Т (5) О о к I где , - частота на выходе генератора 9 опорной частоты; коэффициент делени делител 10 до его использованного дл подключени ко входу схемы И 7.3 промежуточного выхода, С использованием соотношений (2) и С4 I уравнение ( 3 преобретает вид Т- 2 миИ доказывающий, что измерителЬ действительно измер ет разность температур двух термопреобразователей.15 1051 5 10 66 Состо ние триггера знака 13 определ етс как S.JJ, i Таким образбм, измеритель разности температур позвол ет повысить точность измерени разности температур по сравнению с прототипом за счет исключени погрешности от неидентичности характеристик термопреобразователей . Учет разброса характеристик осуществл етс путем настройки схемы управлени соответствующим подключением входов схем совпадени к выходам генератора опорной частоты.The output frequency signal of temperature transducers is 1.1 and 3 1.2, the conversion function of which is described by the equation (-i-6o). (1) where i is the sensor number (, 2); f- is the frequency at the output of the thermocouple forming 1.i at temperature f. —frequency at the output of the thermocouple of the former at the temperature of the calibration of air; S, i is the slope of the temperature-frequency characteristic of the thermocoupler 1.1, is fed to the inputs of the mixers 2.2 and 2.2, the second inputs of which receive the output signals of the reference frequency sources 3.1 and 3.2, the frequencies of which differ from each other, resulting in differential the frequencies allocated by mixers 2.1 and 2.2 are also different from each other and the sign of the difference frequency of the output signals of mixers 2.1 and 2.2 allocated by the third mixer 4 in the whole range of measured temperatures for any variation of temperature sensors 1.1 and T.2 on the slope frequency response characteristics, will remain unchanged. Thus obtained. At the output of the mixer 4, the signal through the driver 6 and the circuit AND 7.1 is fed to the input of the direct count of the reversible counter 12 for the time determined by the duration of the signal at the control (second) input of the circuit 7.1 7.1 coming from the control circuit 11. The output signal of the mixer 2.2 through the driver 5, the circuit AND 7.2 and the circuit OR 8 during the time determined by the duration of the signal at the second input of the circuit AND 7.2 also coming from the control circuit 11 is fed to the subtracting input of the counter 12, resulting in its contents decreases. The contents of the counter 12 are also reduced when entering the subtractive input through the third AND circuit and the OR signals from the intermediate output of the divider 10 reference frequency, ilo signals coming from the output of the divider 10 control circuit generates signals arriving at the second inputs of the circuits And 7.7, 2 and 7.3, at the input.installation of the reversing counter 12 and at the input Transfer of the digital indicator 14. For the countdown in units of temperature (celsi) the duration of the signals from the control circuit II to the second inputs of the circuits And 7.1 and 7.2 , is selected on the basis of the ratio i 1 Sid® llin gdelb., - the resolution of the meter to separate the temperature. The device works in a dim way. During the time period TQ, starting with the installation of the reversible counter 12 to zero, using the third circuit AND 7.3 and the circuit OR 8, the number in the reverse code is accumulated in the reverse counter -12 (section 1, fig. 2). During time t; the output signal of the third mixer 4, through the driver 6 and the circuit And 7.1 is fed to the summing input of the counter 12, with the result that its contents increase (section 2, Fig. 2). The signal of the control circuit of duration T2-T arriving at the second input of the AND 7.2 circuit, the output signal of the mixer 2.2 through the imaging unit 5, the AND 7.2 circuit and the OR 8 circuit also enters the subtracting input of the counter 12, as a result of which its content decreases again (section 3 , Fig. 2) i The duration of the time interval (T2-T) is determined by the scatter of thermal converters over the steepness of the temperature-frequency characteristics with the same values of the parameters of both thermal converters, the duration of this interval is zero. The content of the reversing counter obtained at the end of the measurement cycle is (f, -foni) - (f2-w) Ti– (f2: W 2 / lf the frequency of the reference frequency sources. In this case, NJJ is defined by the relation (fo2-WT2. () in the form of N T (5) O o to I where, is the frequency at the output of the reference frequency generator 9, the division factor of the divider 10 before it is used to connect to the input of the circuit And 7.3 intermediate output, With the use of relations (2) and C4 I equation ( 3 acquires the form T-2 mI, which proves that the meter actually measures the temperature difference between the two thermopiles transducers. 15 1051 5 10 66 The state of trigger sign 13 is defined as S.JJ, i Thus, the temperature difference meter improves the accuracy of measuring the temperature difference compared to the prototype by eliminating the error from the nonidentity of the characteristics of the thermal transducers. by setting the control circuit by appropriately connecting the inputs of the coincidence circuit to the outputs of the reference frequency generator.

JJ

гтть-г ,гGTT-G, G

сwith

Claims

'' TEMPERATURE DIFFERENCE METER, containing two piezoelectric quartz thermal converters with a frequency output connected to the first inputs of two mixers, two pulse shapers, two I circuits, a reference frequency generator connected to the divider, while the first input of the first circuit And is connected to the output of the first shaper, and the output is connected to the summing input of the reversible counter connected via the sign trigger and directly to the inputs of the digital indicator, and the output of the first mixer through the second driver is connected to the input the second AND circuit, characterized in that, in order to increase the accuracy of measuring the temperature difference by eliminating the error caused by the non-identical characteristics of the thermal converters according to the slope, two reference frequency sources are introduced into it, a third mixer, a control circuit, a third AND circuit, and an OR circuit, the inputs of which are connected to the outputs of the first and second AND circuits, and the output is connected to the subtracting input of the reversible counter, while the second inputs of the first and second mixers are connected to the outputs of the reference frequency sources, and the outputs connected to the inputs of the third mixer, the output of which is connected to the input of the first pulse shaper, the output of the reference frequency divider is connected to the first input of the third circuit And, and the outputs of the control circuit are connected to the second inputs of circuit I.