SU1688129A1

SU1688129A1 - Устройство дл измерени температуры

Info

Publication number: SU1688129A1
Application number: SU894724688A
Authority: SU
Inventors: Николай Викторович Жиляков; Иван Михайлович Борисов; Виктор Гаврилович Дрючин; Игорь Анатольевич Коцемир
Original assignee: Коммунарский горно-металлургический институт
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1991-10-30

Abstract

Изобретение относитс к температурным измерени м и позвол ет повысить точность измерени путем уменьшени ошибки измерени , вызванной инерционностью термопары. Электрический сигнал с выхода преобразовател 2, пропорциональный температуре термопары 1, поступает на вход автоматической системы регулировани , состо щей из сумматоров 3,7 и интерграторов 4-6. На выходах интеграторов 6,4, 5 формируютс сигналы, пропорциональные выходному сигналу преобразовател 2, второй и первой производным выходного сигнала преобразовател 2. Эти сигналы суммируютс с соответствующими коэффициентами сумматором 7, в результате на его выходе формируетс скорректированный сигнал, пропорциональный температуре термопары . 1 ил.

Description

сл

с

Изобретение относитс к температурным измерени м,

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени путем компенсации инерционных свойств устройства дл измерени температуры.

На чертеже приведена структурна схема устройства.

Устройство дл измерени температуры содержит термопару 1, преобразователь 2, формирующий на выходе напр жение, пропорциональное температуре термопары 1, первый сумматор 3, первый интегратор 4, второй интегратор 5, третий интегратор 6 и второй сумматор 7.

Устройство работает следующим образом .

Термопара 1 воспринимает текущее значение температуры x(t), и на выходе преобразовател 2 формируетс электрический сигнал y(t), который из-за инерционных свойств термопары 1 и преобразовател 2 не будет соответствовать истинному значению температуры x(t). В зависимости от кон- кретных свойств защитной арматуры передаточна функци w } 2 (р) термопары 1 совместно с преобразователем 2 определ етс выражением

wi(2 « 2--т ; W

TiT2p2+(Ti+T2)p + 1

где посто нные времени Ti и Jz характеризуют инерционность процесса измерени температур, К - коэффициент усилени .

О 00 00

ю

Ю

Следовательно, выходна величина преобразовател 2 определ етс как

У(Р)

К

TiT2p2+(Ti +T2)p + 1

(2)

Из выражени (2) следует, что выходна переменна y(t) преобразовател 2 отличаетс от входной переменной x(t) на величину w 1,2 (Р) котора определ ет отличие мгновенных значений истинной температуры x(t) от результата измерени y(t), полученного на выходе преобразовател 2. Это различие будет тем больше, чем большие значени имеют посто нные времени Ti, Тз. При TI Тг 0 процесс измерени температуры будет безынерционным и результат измерени температуры y(t) пропорционален истинному значению температуры x(t), т.е. y(t) Kx(t).(3)

Однако, поскольку посто нные времени TI Т2 не равны нулю, условие (4) не выполн етс .

Дл выполнени услови (4) при TI, T2 не равных нулю, электрический сигнал у поступает с выхода преобразовател 2 на вход замкнутой автоматической системы регулировани (АЗР), образованной первым суМматором 3 и интеграторами 4, 5, 6, имеющими передаточные функции

/

W4 ( Р ) - - -; ws ( Р ) - - - ; we (р ) -

где М, КБ, Кб - коэффициенты передачи интеграторов .

При этом на входе интегратора 6 формируетс сигнал уо , на входе интегратора 5 - y0l На выходе первого сумматора 3 формируетс управл ющее воздействие

и С1у-С1у0-С2У2-СЗУо, (4)

где ci, C2, сз - коэффициенты.

Эта замкнута система вл етс след щей и предназначена дл обеспечени вы- сОкой точности слежени ее выходной переменной за входным сигналом у, т.е. дл обеспечени приблизительного равенства yci((t).

Коэффициенты ci, C2, сз следует выбирать из услови большего быстродействи системы 3-6. Они устанавливают по соответствующим входам первого сумматора 3. Значение коэффициентов ci, C2 и сз может быть определено следующим образом.

Поведение системы 3-6 может быть описано дифференциальным уравнением

Vof К5КбК7(сзУ + С2Уо + С1Уо) 0(5)

При заданном виде переходного процесса, например апериодическом, и желаемом

10

15

25

С1

КБ Кб К

С2

Кб К КБ Кб К

(6)

где ftJo выбираетс из услови обеспечени заданной длительности переходного процесса .

С выходов интеграторов 4, 5, 6 сигналы Уо, УО.УО сигналы поступают на входы второго сумматора 7. Коэффициенты передачи по каждому входу сумматора 7 устанавливаютс таким образом, чтобы сигнал z на выходе сумматора 7 был равен величине

20 .y0+-lL+Jly0+ y0

(7)

Если в след щей системе выполнено условие уо (t) y(t), то учитыва его в выражении (7), можно найти, что передаточна функци , соответствующа уравнению (7),

имеет вид

2(Р)

Ti Т2 р2 + (Ti +TQp + 1

(8)

Подставл выражение (2) в выражение (8),

30 можно найти, что z(p) х(р) и, следовательно, z(t) x(t), т.е. на выходе второго сумматора 8 вычисл етс истинное значение измер емой температуры х.

Очевидно, условие z(t) x(t) идеально

35 выполнено быть не может из-за инерционности след щей системы, определ емой коэффициентами ci, C2, сз. Однако, поскольку эти коэффициенты выбираютс из услови большого быстродействи след щей систе40 мы, погрешность z(t) - x(t) может быть сведена к малому значению.

Значение коэффициентов TI, T2, К в выражении (7) дл каждой конкретной термопары определ етс экспериментально по ее

45 переходной функции.

Все элементы устройства могут быть реализованы на операционных усилител х по стандартным схемам.

Claims

Формула изобретени

50Устройство дл измерени температуры , содержащее термопару и преобразователь , отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введены последовательно соединенные пер55 вый сумматор, три интегратора и второй сумматор, причем выходы интеграторов одновременно подключены к входам первого и второго сумматоров, а выход преобразовател соединен с входом первого сумматора .

времени регулировани , при котором переходной процесс в системе должен закончитьс во много раз быстрее, чем процесс y(t), можно найти из (5) коэффициенты ci, С2. сз:

аЈ . 3 а% . 0 3 иъ

С1

КБ Кб К

С2

Кб К КБ Кб К

(6)

где ftJo выбираетс из услови обеспечени заданной длительности переходного процесса .

С выходов интеграторов 4, 5, 6 сигналы Уо, УО.УО сигналы поступают на входы второго сумматора 7. Коэффициенты передачи по каждому входу сумматора 7 устанавливаютс таким образом, чтобы сигнал z на выходе сумматора 7 был равен величине

(7)

Если в след щей системе выполнено условие уо (t) y(t), то учитыва его в выражении (7), можно найти, что передаточна функци , соответствующа уравнению (7),

имеет вид

2(Р)

Ti Т2 р2 + (Ti +TQp + 1

(8)

ЧГН1№Ч

Но

Уо

Zlt)