SU769359A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области термометрии , а именно к цифровым измерител м температуры, содержащим на входе термоэлектрические термометры.

Известно устройство дл  измерени  температуры , содержащее термометр, источник напр жени , коммутирующий ключ, блок управлени , интегратор, селектор и блок цифрового отсчета 1.

Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерени  за счет аддитивных составл ющих погрешности термометра, аналого-цифрового преобразовател  и дрейфов нул  усилителей.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  температуры, содержащее термоэлектрический термометр, опорный спай которого помещен в термостат , источник опорного напр жени , подключенный к одному из входов коммутирующего ключа, выход которого подключен ко входу интегратора, подключенного своим выходом через нуль-орган к первому управл ющему входу селектора, второй вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, а второй управл ющий вход соединен с одним из выходов блока управлени , который двум  другими выходами подключен к управл ющему входу коммутирующего ключа и цифрового отсчетного блока 2.

Однако известное з-стройство не обладает требуемой точностью измерени  из-за

5 погрешности, вносимой аналого-цифровым преобразованием и дрейфом температуры в термостате.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени . Дл  чего в устройство

10 дополнительно введен второй термостат дл  опорных спаев термометра, многополюсный переключатель и реверсивный счетчик, соединенный информационными выходами со входами цифрового отсчетного устройства,

15 а суммирующим и вычитающим входами - с соответствующими выходами селектора, причем свободные концы термоэлектрического термометра подключены ко входу многополюсного переключател , выход которого подключен к общей шине и второму входу коммутирующего ключа, при этом управл ющий вход многополюсного переключател  соединен с дополнительным выходом блока управлени .

25 На чертеже показано предлагаемое jCTройство .

Устройство включает термоэлектрический термометр 1, термостаты 2 и 3, многополюсный переключатель 4, коммутирую30 щий ключ 5, источник 6 опорного напр л епа , интегратор 7, нуль-орган 8, генератор

9образцовой частоты, селектор 10, блок 11 управлени , реверсивный счетчик 12 и цифровой отсчетный блок 13.

Устройство работает следующим образом . Блок управлени  11 своими сигналами приводит устройство в исходное состо ние. При этом через многонолюсный переключатель 4 выходна  термоэдс. термоэлектрического термометра 1 со свободными концами, помещенными в термостате 2, подаетс  через ключ 5 па вход интегратора 7 и интегрируетс  в течение заданного интервала времени, обычно равного или кратного периоду промышленной частоты (дл  повышени  помехоустойчивости работы устройства). По окончании этого интервала блок управлени  переключает ключ 5 в другое положение и ко входу интегратора подключаетс  выход источника опорного посто нного напр жени  6, который разр жает интегратор. В тот же момент сигнал с нуль-органа 8 приводит селектор 10 в открытое состо ние, и на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 от источника образцовой частоты 9 поступают счетные импульсы, число которых пропорционально выходной термоэдс. термоэлектрического термометра 1. Подключение выхода селектора к суммирующему входу реверсивного счетчика осуществл етс  исходным сигналом с блока управлени . По окончании разр да интегратора сигнал с нуль-органа закрывает селектор и прохождение импульсов с генератора образцовой частоты прекращаетс . В этот же момент сигналы блока управлени  переключают многополюсный переключатель в другое положение , ключ 5 в исходное положение и выход селектора к вычитающему входу реверсивного счетчика. При этом выходна  термоэдс . термоэлектрического термометра со свободными концами, помещенными в термостат 3, подключаетс  через многополюсный переключатель 4 и ключ 5 ко входу интегратора 7 и интегрируетс  в течение заданного интервала времени, как и в первом случае. В момент Окончани  этого интервала сигнал блока управлени  переключает ключ 5, ко входу интегратора 7 подключаетс  выход источника опорного посто нного напр жени  6, который разр жает интегратор. На врем  разр да нульорган своим сигналом открывает селектор

10и на вычитающий вход реверсивного счетчика 12 с генератора образцовой частоты 9 поступают импульсы, число которых пропорционально выходной термоэдс. термоэлектрического термометра. В реверсивном счетчике записываетс  число, пропорциональное нзмер емой температуре п равное разности количества импульсов, поступивших на суммарный и вычитающий входы реверсивиого счетчика. При этом блок управлени  своим сигналом разрешает индикацию результата измерени  на цифровом отсчетном блоке 13.

Действительно, функции преобразовани  термоэлектрических термометров, например градуировок ПП-1, ВР-5/20 и некоторых других, описываютс  интерпол ционным уравнением вида

а -Ь 60 -+ 02 при 0.еп 0°С,(1)

где Е - выходна  термоэдс. термоэлектрического термометра; а, b НС - посто нные коэффициенты;

0-измер ема  температура; 0..,, -температура свободных коицов

(нерабочего спа ).

Если поместить свободные концы в термостат , температура которого 0(.„ 0i, например , 01 0°С, то (1) заиишетс  так , а +Ь (e + 0i) + с (0-f 0i)2,(2)

где EI - выходна  термоэдс. термоэлектрического термометра; 0,-температура свободных концов

термометра.

После преобразовани  согласно описанному выше в реверсивном счетчике запишетс  число, пропорциональное термоэдс. Е т е

Л , / а Н- 6 (0 -f 02) + с(в + 0,)(3)

где К. - коэффициентпреобразовани 

аналого-цифрового преобразовател .

Затем, переключа  мпогополюсный переключатель в другое положение, помещают свободные концы термоэлектрического термометра в другой термостат с темнературой 62, т. е. всв Оа (пусть 02 0). Тогда уравнение (1) запишетс 

2 0 + 6(0-02)4- С(в -02)2

После преобразовани  термоэдс в реверсивном счетчике вычтетс  число импульсов N + &(0 - 02) -Ь с (0 - 02)2

Таким образом, в реверсивном счетчике запишетс  число

,Vi -Л2 /(Ь(0, + 02) +2с(0, + 02)е+с(0+0) откуда измер ема  температура выразитс 

Л/,.- ./V2 (Q, + 62) +с(0 + б|)

или

55 посто нна  величина дл  данного типа термоэлектрического термометра и выбранных значений температур термостатов Bi и

60 02- Величину Ло компенсируют начальной установкой реверсивного счетчика А

жГ(& + &,) 10 в частности выбором А, и можно добитьс  А - 1 или 10, где п-целое число.

Claims (2)

1. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет получить линейную зависимость показаний от измер емой температуры без применени  дополпительиых линеаризирующих устройств. Отметим, что температуры термостатов могут иметь любые известные значени , кроме равных между собой. Предлагаемое устройство значительно проще, так как не содержит функционального генератора, который состоит нз р да активных интеграторов, источников тока и коммутирующих элементов, параметры которых вли ют на погрешность измерени  температуры, поскольку их нестабильность приводит к изменению параметров второго гакта интегрировани . В предлагаемом устройстве значительно ловышаетс  точность из-за отсутстви  функционального генератора, кроме того, устран ютс  аддитивные составл ющие погрешностей термоэлектрического термометра, аналого-цифрового преобразовател  н дрейфы нул  усилителей. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  температуры, содержащее термоэлектрический термометр , опорный спай которого помещен в термостат, источник опорного напр жени , подключенный к одному из входов коммутирующего ключа, выход которого подключен ко входу интегратора, подключенного своим выходом через нуль-орган к первому управл ющему входу селектора, второй вход которого подключен ft выходу генератора образцовой частоты, а второй управл ющий вход соединен с одним из выходов блока управлени , который двум  другимн выходами нодключен к управл ющему входу коммутирующего ключа и цифрового отсчетного блока, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в устройство введены второй термостат, многополюсный переключатель и реверсивный счетчнк, соединенный информационными выходами СО входами цифрового отсчетного блока, а суммирующим и вычитающим входами - с соответствующими выходами селектора, причем свободные концы термоэлектрического термометра подключены ко входу многонолюсного пере1 лючател , выход которого нодключен к общей шине и второму входу коммутирующего ключа, при этом управл ющий вход многополюсного переключател  соединен с дополнительным выходом блока управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Л 627350, кл. G 01 К 7/02, 23.05.77.
2. 2.Семенов В. Ф. Цифровой термометр с лииейной шкалой. Труды МЭИ, вып. 254, 1975, с. 134 - (прототип).