SU699357A1 - Устройство дл измерени криогенных температур - Google Patents

Description

: Изобретение относитс  к области т.емпературных измерений, а именно к {устройствам дл  измерени  низких температур о помощью термометров сопротивлени . Известен функциональный кодирующ преобразователь, дл  линеаризации характеристик датчиков, например, термометров сопротивлени ,, содержа щий входной преобразователь, переключатель , интегратор, детектор ну л , интегратор, дополнительный интегратор , схему .автоматики 1. Недостатком устройства  вл етс  низка  точность измерени  при работе с датчиками, имоощими различные выходные характеристики. Известно устройство дл  измерени  криогенных температур, содержащее термометр сопротивлени , преобразователь сигнала термометра в интервал времени, включающий в себ масштабирующий усилитель, упаравл  емый генератор тока и блок двойног интегрировани , блок автоматики и узел цифровой индикации, содержащий генератс импульсов, де.питель частоты, реверсивный счетчик импул сов, регистр пам ти, дешифратор и цифровое отсчетное устройство 2. Недостатком устройства  вл етс  низка  точность измерени  температур л при работе с датчиками, имеющими различные температурные характеристики . Целью из1эбретени   вл етс  повышение точности измерени  температуры при работе с датчиками, имеющими различные температурные характеристики . Поставленна  цель достигаетс  тем, .что в устройство между преобразователем сигнала термометра в интервал времени и УЗЛОМ цифровой индикации включены устройство гальванической разв зки, узел логарифмического преобразовани , содержащий функциональНЕлй частотный преобразователь, выход которого последовательно через двоичный счетчик импульсов и цифроаналоговый корректирующий преобразователь соедилел с его входом, узел выработки полинома, содержащий блок воспроизведени  полинома, к первому и второму входгш которого подключены цифроаналоговый преобразователь полинома и корректор,схема ИЛИ, при зтом в преобразователь сигнала датчика в интервал времени введена схема выбора предела измерени ,выход которой соединен с управл емым генератором тока а вход - с выходом блока двойного интегрировани , в узел цифровой индикации введен блок предустановки,выход которого подключен к установочным входам реверсивного счетчика, причем входы схемы ИЛИ соединены с выходами функционального частотного преобразовател , блока воспроизведени  полинома и делител  частоты, соединенного с блоком выработки полинома , а выход двоичного счетчика соединен с входом цифроаналогового преобразовател .

На чертеже приведена структурна  схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит преобразователь сигнала термометра в интервал времени 1, содержащий генератор тока (ГТ) 2, термометр сопротивлени  (ТС) 3, масштабирующий усилитель (МУ) 4, блок двойного интегрировани  (БДИ) 5, схему выбора предела измерени  (СПВ) 6, устройство гальванической разв зки (УТР) 7, узел логарифмического :преобразовани  8,i содержащий функциональный частотный преобразователь (ФЧП 9, двоичный счетчик (ДСЧ) 10, цифроаналоговый корректирующий преобразователь (ЦАПК 11, схему ИЛИ 12, делитель частоты (ДЧ) 1-3, генератор квантующих импульсов (ГКИ) 14, реверсивный счетчи импульсов (РСИ) 15, блок предустановки (БПУ) 16, регистр пам ти (РП) 17, дешифратор (да) 18, узел цифровой индикации 13, содержащий делитель частоты (ДЧ) 14, генератор квантую импульсов (ГКИ) 15, реверсивный счетчик импульсов (РСИ) 16, блок предустановки (БПУ) 17, регистр пам ти (РП) 18, дешифратор (ДШ) 19, цифрово отсчетное устройство (ЦОУ) 20, узел выработки полинема 21, содержащий блок воспроизведени  полинома (БВП) 22, корректор 23, цифроаналоговыйый преобразователь полинома (ЦАПП) 24, блок автоматики (БА) 25, к которой подключены управл ющие входы всех блоков.

Устройство работает следующим образом .

В первом цикле осуществл етс  автоматический выбор предела измерени . Дл  этого вначале от управл емого генератора тока 2 на термометр сопротивлени  3 подаетс  наименьший ток. Сигнал с термометра сопротивлени  3 в виде падени  напр жени  ли поступает на масштабирующий усилитель 4, усиливаетс  и поступает на вход блока двойного интегрировани  5, В БДИ 5 по известному алгоритму 2-го интегрировани  осуществл етс  преобразование входного напр жени  в пропорциональный интервал времени:

Т,-ли -R.

Сигнал с выхода БДИ 5 поступает в ;СВП б, где производитс  оценка величины Т , а значит, и R. в случае, если R мало, то минимальный включенный ток 1о создает малое падени  напр жени  дЦ. В этом случае СВП 6 будет увеличивать ток Т, ГТ 2 до тех пор, покади (следовательно . и Тц) не окажетс  внутри установленного диапазона измерени . Во втором цикле осуществл етс  формирование числа импульсов N, пропорционального логарифму входной величины. Интервал Т через УГР 7 поступает на ФЧП 9 . В течение TX импульсы с ФЧП 9, частота следовани  которых распределена по гиперболическому закону, поступают на ДСЧ 10 и через схему ИЛИ 12 на РСИ 16, где образуетс  число импульсов N, пропорциональное логарифму входной величины:

момент окончани  интервала f информаци  с ДСЧ 10 переписываетс  в регистр пам ти ЦАПП 24, на выходе которого образуетс  напр жение, также пропорциональное EgrRx.

В третьем цикле осуществл етс  формирование результата измерени , который получаетс  путем реализации степенного логарифмического полинома 3-й степени:

((,(г9ги)Т

Дл  этого содержимое РСИ 16 списываетс  до нул  известной посто нной 5 частоты f , поступающей через делитель частоты ДЧ 14 от ГКИ 15. Тогда врем , списывани  определитс  так: N V

.т,.1г.

в это же врем  в ББВП 22 поступают, напр жение с ЦАПП 24,- причем и напр жение с корректора 23. В БВП 22 в конце интервала Т образуетс  напр жение:

Ug;±A,e R ±A2Ce R/±A,(

в момент списывани  РСИ 16 до нул  в него из БПУ 16 заноситс  свободный член воспроизводимого полинома в виде кода NO. В БВП 22 осуществл етс  преобразование Ug в интервал времени , в течение которого импульсы посто нной расчетной частоты с ДЧ 14 поступают на вычитающий вход РСИ 16 дл -формировани  окончательного результата , который фиксируетс  в регистре пам ти РП 18 и индицируетс  в цифровом отсчетном устройстве ЦОУ 20. Корректор 23 осуществл ет кусочно-линейную аппроксимацию функции разности Между таблично заданной функцией и воспроиводимым полиномом. Его выходной сигнал в виде напр жени  поступает на БВП 22 и таким образом уточн етс  результат измерени  .

После цикла формировани  результата измерени  следует цикл контрол  нахождени  входной величины в установленном диапазоне, при необходимости осуществл етс  автоматический переход на соседний диапазон, а также в этом цикле осуществл етс  коррекци  ФЧП 9. Дл  этого импульсы с ФЧП поступают на ДСЧ 10 в течение эталонного времени Т .. В момент окончани  Тэт в ДСЧ 10 фиксируетс  число импульсов Мд. В зависимости от того , насколько и в какую сторону это число отличаетс  от расчетного числа , ЦДПК 11 вырабатывает-корректирующее напр жение требуемого знака и подает его на ФЧП 9.

За циклом контрол  следует цикл формировани  кода, и работа устройства повтор етс . Достоинствами данного устройства  вл ютс  высока  точность измерени , высока  помехозащищенность ввиду гальванической разв зки преобразовател  входного сигнала во временной интервал, расширен функциональных возможностей прибора и универсальность при замене датчика . Наличие логарифмического преобразовател  и узла выработки полинома позвол ет осуществл ть аппроксимацию . знакопеременными степенными обычными 1И логарифмическими полиномами, что 1В большинстве случаев позвол ет получить высокую точность приближени . Наличие корректора КР, осуществл ющего кусочно-линейную аппроксимацию функции разности, позвол ет получить практически любую желаемую точность приближени . Универсальность предлагаемого устройства заключаетс  также в том, что при переходе от одного термометра сопротивлени  к

другому следует перестроить всего 4 коэффициента воспроизводимого полинома .в одном температурном диапазоне , а также осуществить грубую настройку малоразр дного аппроксима тора.

Claims (1)

1.Авторское свидетельство СССР 368623, кл. G 06 g 3/00, Н 03 К 13/20, 1971.

2,Авторское свидетельство СССР tf 466401, кл. G 01 К 7/18, 1973 (прототип) .