Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 139051 51)4 С 01 К 7/О с1 НИЕ ИЗ ТЕНИ СН ИДЕТЕЛЬСТ К ил. СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1236330, кл, С 01 К 7/02, 1984.Авторское свидетельство СССРпо заявке У 3796103/24-10,кл. С 01 К 7/02, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЪ(57) Изобретение может найти применениепри высокоточных измерениях температуры в различных областях промышленности. Пель изобретения - повышение точности измерения и повышение быстродействия, Устр-во обеспечивает формирование тестового калибровочного сигнала, текущий контроль раэностной ЭДС, выделение достоверного признака моментов начала и конца фазовых переходов. Измерение в течение фазовых переходов термо-ЭДС термоэлектрических преобразователей поэволяет получить численные оценки погрешности измерительного канала при двух значениях температуры. Измерение температуры осуществляется непосредственнос измерением термо-ЭДС термоэлектричес- ф ких преобразователей. 4 з,п. ф-лы, 1390515 18тестового калибровочного сигнала, текущий контроль разностной ЭДС обеспечивает выделение достоверного признака моментов начала и конца фазовых переходов, а измерение в течение фа 5 завых переходов термо-ЭДС первого и второго ТЭП позволяет получить численные оценки погрешности измерительного канала при двух значениях темпе ратуры. Собственно измерение температуры, как было указано, осуществляется непосредственным измерением термо- ЭДС первого или второго ТЭП.15Формула изобретения 1, Устройство для измерения температуры, содержащее два идентичных термоэлектрических преобразователя, первые одноименные свободные концы которых соединены между собой, а рабочие спаи размещены в калибраторах, состоящих из конструктивно объединенных с измерительными зондами наконечников с герметичными полостями, заполненными двумя различными веществами с известными значениями температуры фазового перехода, первый коммутатор, выход которого подключен к входу первого аналаго-цифро 30 вага преобразователя, второй аналогоцифровой преобразователь, компаратар, блок цифровой индикации, первьп и второй регистры, три сумматора и блок линеаризации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, с целью повышения точности измерения и повышения быстродействия, в него введены третий и четвертый регистры, четвертый сумматор, три блока перемножения, два 40 блока деления, блок коррекции погрешности от изменения температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей, термопреобразователь сопротивления для измерения тем пературы свободных концов термоэлектрических преобразователей, размещенный совместно с ними в блоке уравнивания температуры, первый и второй дифференциальные усилители постоянно го тока, выходы которых соединены с сигнальными входами первого коммутатора, неинвертирующие входы подключены соответственно к вторым свободным выводам термоэлектрических преобразователей, соединенных соответственно с инвертирующими входами второго и первого дифференциальных усилителей постоянного тока и подключенных к сигнальным входам второго коммутатора, сигнальный выход которогосоединен с первым входом второгоаналого-цифрового преобразователя,второй вход которого соединен с первыми свабодньпчи концами термоэлектрических преобразователей, а выходыподключены к второй группе входовблока коррекции погрешности от изменения температуры свободных концовтермоэлектрических преобразователей,вторая группа входов которого соединена с термопреобразователем сопротивления, а выход подключен к первойгруппе входов третьего блока перемножения, к второй группе входов блокалинеаризации и к информационным входам первого и второго регистров, информационные выходы которых соединены с первой и второй группами входовпервого сумматора соответственно ис первой группой входов первого ивторой группой входов второго блоковперемножения соответственно, втораягруппа. входов первого и первая группа входов второго блоков перемножения соединены с шиной данных блокауправления, а выходы их подключенык первой и второй группам входоввторого сумматора, выходы первого ивторого сумматоров подключены к первым группам входов первого и второгоблоков деления соответственно, вторыегруппы входов которых подключены квыходу третьего сумматора, первая ивторая группы входов которого соединены с шиной данных, выходы первого ивторого блоков деления соединены соответственно с информационными входами третьего и четвертого регистров,информационные выходы которых подключены к второй группе третьего блокаперемножения и второй группе входовчетвертого сумматора, первая группавходов которого соединена с выходомтретьего блока перемножения, а выходсоединен с первой группой входов блока линеаризации, выход которого соединен с входом блока цифровой индикации, при этом выходы первого аналогоцифрового преобразователя соединеныс первой группой информационных входов компаратора,втарая группа входовкоторого подключена к шине данныхблока управления, а выход его соединен с шиной входных сигналов блокауправления, причем выход готовностирезультата первого аналого-цифрового преобразователя соединен с входомразрешения выполнения операции компаратора а управляющие входы всехкоммутаторов, вход запуска второгоаналого-цифрового преобразователя,входы разрешения записи всех регистров, входы разрешения выполнения операций всех сумматоров блоков перемножения и деления, а также блоккоррекции погрешности от изменениятемпературы свободных концов и блоклинеаризации связаны с шиной управления, выход завершения преобразования второго аналого-цифрового преобразователя, выходы подтверждениязаписи всех регистров, выходы готовности результата всех сумматоров,блоков перемножения и деления, а также блок коррекции погрешности от изменения температуры свободных концови блок линеаризации соединены с шиной входных сигналов блока управления, к шине данных которого подключен блок коррекции погрешности отизменения температуры свободных концов и блок линеаризации,2. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок кор-рекцйи погрешности от изменения температуры свободных концов содержитпервый и второй блоки перемноженияи преобразонатель сопротивления вкод, входы которого являются первойгруппой входов блока коррекции погрешности от изменения температурысвободных концов, а выходы соединеныс вторыми группами входов первогосумматора и первого блока перемножения, первая группа входов которогосоединена с выходами первого сумматора, а выходы подключены к второйгруппе входов второго сумматора, выход которого соединен с второй группой входов второго блока перемножения, выходы которого подключены квторой группе входов третьего сумматора, выход и первая группа входовкоторого являются соответственно выходом и второй группой входов блокакоррекции погрешности от изменениятемпературы свободных концов, причем первые группы входов первого ивторого сумматоров и второго блокаперемножения подключены к шине дан,ных, выходы готовности результатапреобразователя сопротивления н код 55первого, второго и третьего сумматоров и первого и второго блоков перемножения подключены к соответствующим входам шины входных сигналов блокауправления, вход разрешения преобразования преобразователя сопротивления н код и входы разрешения выполнения операций перного, второго, третьего сумматоров и первого и второгоблоков перемножения соединены с соответствующими выходами шины управления,3, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок линеаризации содержит четыре сумматора итри блока перемножения, при этом выходы первого сумматора соединены свторой группой входов первого блокаперемножения, выходы которого соединены с первой группой нходов второгосумматора, выходы второго сумматораподключены к второй группе входоввторого блока перемножения, выходыкоторого соединены с первой группойвходов третьего сумматора, выходытретьего сумматора подключены к перной группе входов третьего блока перемножения, выходы которого соединены с второй группой входов четвертого сумматора, выход которого является выходом блока линеаризации, первой группой нходон которого являетсяпервая группа входов четвертого сумматора, а второй группой входовпервые группы входов первого сумматора и первого и второго блоков перемножения, прйчем вторые группы входов первого, второго, третьего сумматоров и третьего блока перемножения соединены с шиной данных, выходыготовности результата всех сумматоров и блоков перемножения соединеныс соответствующими входами шины входных сигналов блока управления, а ихвходы разрешения выполнения операцийподключены к соответствующим выходамшины управления,4, Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит три двухвходовых ичетвертый трехвходовый логическиеэлементы И, первый двадцатиднухвходовый и второй - двухвходовый логические элементы ИЛИ, схему начальнойустановки, счетчик и постоянное запоминающее устройство, причем входычетырех логических элементов И ивходы первого логического элементаИЛИ соединены с шиной входных сигналов блока управления, выходы всехлогических элементов И соединены состальными входами первого логичес 13905152122кого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу счетчика, первый вход второго логического элемента ИЛИ соединен с шиной входных сигналов блока управления, его вто 5 рой вход подключен к выходу схемы начальной установки, а выход соединен с входом начальной установки счетчика, информационные выходы кото рого соединены с адресными входами постоянного запоминающего устройства, причем выходы постоянного запоминающего устройства соединены с соответствующими входами шины данных и шины управления5. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что компаратор содержит М = М/43 четырехразрядных узлов сравнения, где И - число разрядов сравниваемых кодов, причем первая группа входов компаратора объединяет первые группы входов всех узлов сравнения, вторая группа входов компаратора объединяет вторые группы входов всех узлов сравнения, выходы всех узлов сраннения подключены к входам М-входового первого логического элемента ИЛИ, выход которого янляется выходом компаратора, причем каждый из узлов сравнения содержит четыре логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, четыре логических элемента НЕ, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой трехвходовые логи- З 5 ческие элементы И, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый днухвходовые логические элементы И, тринадцатый четырехвходовый логический элемент И и второй четырех 40 входовый логический элемент ИЛИ, первые выходы всех логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с первой группой входов каждого узла сравнения и с третьими входами первого, второго, третьего и четвертого логических элементов И соответственно, вторые входы всех логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с второй группой входов каждого узла срав 50 нения, а выходы всех логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к вторым входам первого, второго, третьего, четвертого логических элементов И и к входам всех логических элементов НЕ соответственно, выходы которых соединены с вторыми входами седьмого, восьмого, девятого, десятого логических элементов И, первые входы которых соединены с входом разрешения выполнения операции каждого узла сравнения, выход первого логического элемента И соединен с первым входом второго логического элемента ИЛИ, выход второго логического эле", мента И соединен с вторым входом одиннадцатого логического элемента И, выход которого подключен к второму входу второго логического элемента ИЛИ, выход третьего логического элемента И соединен с третьим входом пятого логического элемента И, выход которого подключен к четвертому входу второго логического элемента ИЛИ, выход четвертого логического элемента И соединен с третьим входом шестого логического элемента И выход которого подключен к второму входу двенадцатого логического элемента И, выход которого соединен с третьим входом второго логического элемента ИЛИ, выход седьмого логического элемента И соединен с первыми входами одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого и вторым входом пятого логических элементов И, выход восьмого логического элемента И соединен с первыми входами пятого, шестого и вторым входом тринадцатого логических элементов И, выход девятого логического элемента И соединен с вторым входом шестого и третьим входом тринадцатого логических элементов И, выход десятого логического элемента И соединен с четвертым входом тринадцатого логического элемента И, причем выход второго логического элемента ИЛИ являетсявыходом каждого из узлов сравнения, вход разрешения выполнения операции перного узла сравнения является входом разрешения выполнения операции компаратора, а вход разрешения выполнения операции д-го узла сравнения соединен с выходом Тринадцатого логического элемента И (1-1)-го узла сравнения, где 1 = 2М.чпптение пульта УпРОФИГНиЯ дап сн ар 7Луп снбилснЭ ьткя, пта яо цир. индинацг.1 ап сНАйП 16 дап снбио Запись Рг 1,топись Рг 1 В Уптение пЫ бу 5(ет ною 7,аЗРЕа НОг 1 НУгпоптора 6 чтенис ЛЗУ БУ 5 (Ех кон) галусн Юя 15 дычисФ, дет дьтчисл, д Е гто ачана с комп,7 нодаа.тагпгсьЕе кл гтта гто;1 ап сН Аип 1 по ача на с, комп,7 нада Ю т 1 оаача на ох.2 ногтл, 7 нооа бнл. пта л аир. цндинац,уап сн ноггп. ал сн конг 7 Рарыгниг ногтутаторс б Ал вР АФ,ъО Него лп сн.ФЛ 1 б т 7 о ачана с.кают 7 нада О эреы комп по ача на сКонгт. 7 наоа Р Нет Нелу лап ск ноггп. оетр, та Ао ьад. лерех, 72 ьтня. та АоФао. перес.71" ап си нагтп. лтт ВР Юегт 7 Фет На,ч.иу,т Ф - Ет На ОК,ЩП 1 Конмугтт. 1Е, на оХ.АЦП 1 3 алусн А 4 Ю 15 дыни лта .уо рея-наттидрУап снбИПСИ уптгниг РГ 171 угтнотгт, п 7 У, 25 итирГФ 21 гг Детт 327 2 В Загтисо РГ 1 2ногаи, п 2 б Гуютир Е 2 д ап сн б/ВТираж 607 1 ИПИ Государстве делам изобрет Москва, Ж,ного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д.Изобретение относится к области температурных измерений с помощью термоэлектрических преобразователей и может найти применение при высокоточных измерениях температуры в5 различных областях промышленности.Целью изобретения является повышение точности измерения и повышение быстродействия10На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока коррекции погрешности от изменения температуры свободных концов; на фиг. 3 - структурная схема блока линеариэации; на фиг, 4 - структурная схема блока управления; на фиг. 5 - структурная схема компаратора; на фиг, 6 - структурная схема первого коммутатора; на фиг. 7 - схема алгоритма работы устройства.Устройство для измерения температуры содержит термоэлектрический преобразователь (ТЭП) 1, снабженный калибратором, состоящим из наконечника 2 с герметичной полостью, заполненной первым веществом с известной температурой фазового перехода 3, сумматор 4, блок 5 управления (БУ), коммутатор 6, компаратор 7, блок 8 линеариэации, второй идентичный первому термоэлектрический преобразователь 9, снабженный калибратором, состоящим из конструктивно объединенного с измерительным зондом наконечника 1 О с герметичной полостью, в которой размещен рабочий спай второго термоэлектрического преобразователя 9 причем полость заполнена вещест40 вом 11 кристаллической структуры с известной температурой фазового перехода, отличной от температуры фазового перехода вещества 3, содержащегося в калибраторе первого ТЭП 1, два дифференциальных усилителя 12, 13 постоянного тока, второй коммутатор 14, два аналого-цифровых преобразователя 15, 16, четыре регистра 17-20, три сумматора 21-23, три блока 24-26 перемножения, два блока 27 и 50 28 деления, термопреобразователь 29 сопротивления температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей 1 и 9, размещенный совместно с ними в блоке 30 уравнивания темпе ратуры, блок 31 коррекции погрешности от изменения температуры свободных концов (БКПСК) термоэлектрических преобразователей 1 и 9 и блок 32 цифровой индикации (ГЦИ), причем первый 1 и второй 9 термоэлектрическиепреобразователи соединены последовательно- встречно, их крайние одноименные концы соединены с прямым входомпервого 12 и инверсным входом второго13 и соответственно с инверсным входом первого 12 и прямым входом второго 13 дифференциальных усилителей постоянного тока, выходы которых соеди"иены с первым и вторым сигнальнымивходами первого коммутатора 6, сигнальный выход первого коммутатора Ьсоединен с соответствующим входомпервого аналого-цифрового преобразователя 15, средние одноименные свободные концы термоэлектрическихпреобразователей 1 и 9 соединены между собой и с вторым входом второгоаналого-цифрового преобразователя16, крайние одноименные свободныеконцы термоэлектрических преобразователей 1 и 9 соединены с первым ивторым сигнальными входами второгокоммутатора 14, сигнальный выход второго коммутатора 14 соединен с первымвходом второго аналого-цифрового преобразователя 16, выходы которого под"ключены к второй группе входов блока3 1 коррекции погрешности от изменениятемпературы свободных концов термоэлектрических преобразователей 1 и 9,первая группа входов которого соединена с выводами терморезистивногодатчика 29 температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей 1 и 9, а выход его подключен кинформационным входам первого 17и второго 18 регистров, к второйгруппе входов блока 8 линеаризации ик первой группе входов третьего блока 26 перемножения, выходы первогоаналого-цифрового преобразователя15 соединены с первой группой информационных входов компаратора 7, вторая группа входов которого подключена к шине данных, а выход его соединен с шиной входных сигналов блока 5управления, причем выход готовностирезультата первого аналого-цифровогопреобразователя 15 соединен с входомразрешения выполнения операции компаратора 7, информационные выходыпервого 17 и второго 18 регистровсоединены с первой группой входовпервого 24 и второй группой входоввторого 25 блоков перемножения соот 1390515ветственно, вторая группа входов первого 24 и первая группа входов второго 25 блоков перемножения соединены с шиной данных, а выходы их подключены к первой и второй группам 5 входов второго сумматора 21 соответственно, информационные выходы первого 17 и второго 18 регистров соединены с первой и второй группами входов первого сумматора 4, первая и вторая руппы входов третьего сумматора 22 соединены с шиной данных, выходы первого 4 и второго 21 сумматоров подключены к первым группам первого 27 и второго 28 блоков деления соответственно, вторые группы входов которых подключены к выходу третьего сумматора 22, а выходы соответственно соединены с информационными входами третьего 19 и четвертого 20 регистров, информационные выходы которых подключены к вторым группам входов третьего блока 26 перемножения и четвертого сумматора 23 соответственно, выход третьего блока 26 перемножения подключен к первой группе входов четвертого сумматора 23, выход которого соединен с первой группой входов блока 8 линеариэации, выход которого связан с входом блока 30 32 цифровой индикации, причем управляющие входы всех коммутаторов 6, 14, вход запуска второго аналого-цифрового преобразователя 16, входы разрешения записи всех регистров 17- 35 20, входы разрешения выполнения операций всех сумматоров 4, 21, 22, 23, блоков перемножения 24-26 и деления 27, 28, а также блок 3 1 коррекции погрешности от изменения температуры 40 свободных концов и блок 8 линеаризации связаны с шиной управления, выход завершения преобразования второго аналого-цифрового преобразователя 16, выходы подтверждения записи 45 всех регистров 17-20, выходы готовности результата всех сумматоров 4, 21, 22 и 23, блоков перемножения 24-26 и деления 27, 28, а также блок 31 коррекции погрешности от изменения 50 температуры свободных концов и блок 8 линеаризации соединены с шиной входных сигналов блока 5 управления, причем блок 3 1 коррекции погрешности от изменения температуры сВОбОДных кон цов и блок 8 линеаризации связаны также с шиной данных.Цепи питания, ручного управления и вывода информации о режимах работы устройства, вкючаюцие в себя пультуправления с органами управления,индикаторные табло "Режим - измерение", "Режим - калибровка", "Фазовыйпереход Т 1", "Фаэовьп переход Т 2",на структурной схеме фиг. 1 не показаны.Блок 3 1 коррекции (фиг. 2) погрешности от изменения температуры свободных концов содержит преобразователь 33 сопротивления в код, первый34, второй 35 и третий 36 сумматоры,первый 37 и второй 38 блоки перемножения, причем вход преобразователя33 сопротивления в код соединен спервой группой входов блока 31 коррекции погрешности от изменения температуры свободных концов, втораягруппа входов которого соединена спервой группой входов третьего сумматора 36, выходы преобразователя 33сопротивления в код соединены с вторыми группами входов первого сумматора 34 и первого блока 37 перемножения,выходы первого сумматора подключенык первой группе входов первого блока37 перемножения, выходы которого соединены с второй группой входов второго сумматора 35, выходы последнегоподключены к второй группе, входоввторого блока 38 перемножения, выходы второго блока 38 перемножениясоединены с второй группой входовтретьего сумматора 36, причем первыегруппы входов первого 34, второго 35сумматоров и второго блока 38 перемножения подключены к шине данных,выходы готовности результата преобразователя 33 сопротивления в код,первого 34, второго 35, третьего 36сумматоров и первого 37, второго38 блоков перемножения подключены ксоответствующим входам шины входныхсигналов блока управления, вход разрешения преобразователя 33 сопротивления в код и входы разрешения выполнения операций первого 34, второго 35, третьего 36 сумматоров и первого 37, второго 38 блоков перемножения соединены с соответствующимивыходами шины управления, а выходытретьего сумматора 36 являются выходами блока 31 коррекции погрешностиот изменения температуры свободныхконцов термоэлектрических преобразователей,Блок 8 линеаризации (фиг. 3) содержит четыре сумматора 39-42 и триблока 43-45 перемножения, причемпервые группы входов первого сумматора 39 и первого 43, второго 44 блоков перемножения соединены с второйгруппой входов блока 8 линеаризацни,5первая группа входов четвертого сумматора 42 соединена с первой группойлинеаризации, выходы первого сумматора 39 соединены с второй группойвходов первого блока 43 перемножения, 10выходы которого подключены к первойгруппе входов второго сумматора 40,выходы второго сумматора 40 соединеныс второй группой входов второго блока44 перемножения, выходы которого сое динены с первой группой входов третьего сумматора 41, выходы третьегосумматора подключены к первой группевходов третьего блока 45 перемножения) выходы которого соединены с второй группой входов четвертого сумматора 42, причем вторые группы входов первого 39, второго 40, третьего41 сумматоров и третьего блока 45перемножения соединены с шиной данных 25выходы готовности результата всехсумматоров 39-42 и блоков 43-45 перемножения соединены с соответствующимивходами шины входных сигналов блокауправления, а их входы разрешениявыполнения операций подключены к соответствующим выходам шины управления, причем выходы четвертого сумматора 42 являются выходами блока 8 линеаризации,Блок 5 управления (фиг, 4) содержит три двухвходовых 46-48 и четвертый 49 трехвходовой логические элементы И, первый 50 двадцатидвухвходовой и второй 51 двухвходовой логические элементы ИЛИ, схему 52 начальной установки, счетчик 53 и постоянное запоминающее устройство 54, причем входы четырех логических элементов И 46-49 и входы первого логического элемента ИЛИ 50 соединены с шиной входных сигналов блока 5 управления, выходы всех логических элементов И 46-49 соединены с остальнымивходами первого логического элемента ИЛИ 50, выход которого подключен 50к счетному входу счетчика 53, первый вход второго логического элемента ИЛИ 51 соединен с шиной входныхсигналов блока 5 управления, еговторой вход подключен к выходу схемы 52 начальной установки, а выходсоединен с входом начальной установки счетчика 53, информационные выховетственно, выходы которых соединеныс вторыми входами седьмого 71, восьмого 72, девятого 73, десятого 74логических элементов И, первые входыкоторых соедин е ны с входом разрешения выполнения операции каждого узла55-1. 55-М сравнения, выход первого логического элемента И 65 соеди 1390515нен с первым входом второго логического элемента ИЗП 1 78, выход второго логического элемента И 66 соединен с вторым входом одиннадцатого логического элемента И 75, выход которо го подключен к второму входу второго логического элемента ИЛИ 78, выход третьего логического элемента И 67 соединен с третьим входом пятого логического элемента И 69, выход10 которого подключен к четвертому входу второго логического элемента ИЛИ 78, выход четвертого логического элемента И 68 соединен с третьим входом шестого логического элемента 15 И 70, вьиод которого подключен к второму входу двенадцатого логического элемента И 76, выход которого соединен с третьим входом второго логического элемента ИЛИ 78, выход седьмого логического элемента И 71 соединен с первыми входами одиннадцатого 75, двенадцатого 76, тринадцатого 77 и вторым входом пятого 69 логических элементов И, выход восьмого логического элемента И 72 соединен с первыми входами пятого 69, шестого 70 и вторым входом триннадцатого 77 логических элементов И, . выход девятого логического элемента 30 И 73 соединен с вторым входом шестого 7, и третьим входом тринадцатого 77 логических элементов И, выход десятого логического элемента И 74 соединен с четвертым входом тринадцато го логического элемента И 77, причем выход второго логического элемента ИЛИ 78 является выходом каждого из узлов 55-155-М сравнения, вход разрешения выполнения операции пер вого узла 55-1 сравнения является входом разрешения выполнения операции компаратора 7, а вход разрешения выполнения операции д-го узла 55-д сравнения соединен с вьиодом тринадцатого логического элемента И 77 6 -1)-го узла сравнения 55-(д), где= 2 М.Первый коммутатор (фиг. 6) содержит два аналоговых компаратора 79 и 80, два аналоговых ключа 81 и 82,50 два элемента И 83 и 84 и источник 85 опорного напряжения, причем первый 79 и второй 80 компараторы подключены первыми входами к источнику 85 опорного напряжения, а вторыми входами - соответственно к первому и второму входам коммутатора, их вьмоды соединены с первыми входами первого 83 и второго 84 элементов И соответственно, вторые входы которых соединены с управляющим входом коммутатора, а выходы - соответственно с управляющими входами первого и второго аналоговых ключей, подключенных сигнальными входами соответственно к первому и второму входам коммутатора, а выходы - к сигнальному входу коммутатораУстройство работает по алгоритму, показанному на фиг. 7. При первичном включении устройства реализуется операция чтения состояния пульта управления. В случае, если переключатель "Запрет калибровки" находится в состоянии "Выключен", т.е, калибровка разрешена, включается табло "Режим - калибровка", далее по выходу 1 ШУ подается импульс, разрешающий работу коммутатора 6, который подключит к входу АЦП 15 выход усилителя 12 или 13 с положительным сигналом.В следующем такте по выходу 2 ШУ поступает импульс запуска АЦП 15, осуществляющего преобразование усиленной разностной ЭДС в цифровой код, который подается на вход 1 компаратора 7. Одновременно на вход 2 компаратора 7 поступает код верхней границы Я, хранимый в ПЗУ БУ 5. После окончания преобразования АЦП 15 импульс готовности результата подается на вход запуска компаратора 7, осуществляя тем самым разрешение операции сравнения. В случае, если выполняется условие ИЪ Я, отражающее наличие фазового перехода первого реперного материала, включается табло "Фазовый переход Т 1", на коммутатор 14 по выходу 1 шины управления подается импульс, устанавливающий его в положение, при котором через него на вход АЦП 16 подается ЭДС первого ТЭП Е Далее по выходу 3 ШУ на вход запуска АЦП 16 поступает импульс запуска и осуществляется преобразование сигнала Е в код, поступающий на вход блока БКПСК 31.Затем сигналом по ШУ осуществляется запуск БКПСК 31 и выполняется его подпрограмма преобразования кода,Преобразованный код с выхода БКПСК 3 1 поступает на вход записи регистра (РГ) 17, по импульсу разрешения записи с выхода 10 ШУ осуществляется запись преобразованного кода в РГ 17. Далее осуществляется чтение51 О 15 45 50 55 кода номинального значения ЭДС Е 1 при температуре Т 1, хранимого в ПЗУ БУ 5, и вычисление в БКПСК 31 разности МЕ, = Е, - ЕнВ момент вычисления ЬЕ 1 на входы 2 БКПСК 3 1 поступает код Е а с БУ 5 по ШД на БКПСК 31 поступает код Е . Поступая на первый вход пере 1 Нмножителя 38 и через сумматор 35 на второй вход перемножителя 38, код 4 Г преобразуется в код Е 1 и посту 1 Нпает вместе с кодом Е, на соответствующие входы сумматора 36. Результат вычисления в сумматоре 36 разности ЬЕ, заносится в регистр 17. Работа сумматоров 35 и 36, перемножителя 38 и регистра 17 разрешается сигналами управления, поступающими по ШУ с БУ 5,Далее снова осуществляется запуск АЦП 15 сигналов по выходу 2 ШУ, по дача кодана вход 2 компаратора 7, запуск компаратора 7 и проверка тем самым условия И у (, В случае если 25 это условие выполняется (фазовый пе-. реход при Т 1 продолжает протекать), происходит переход к команде нЗапуск АЦП 15" и циклическое выполнение последующих операций до момента времени, когда условие И ) Ц перестанет30 выполняться. Это означает конец фазового перехода при Т 1, после чего выключается табло "Фазовый переход Т 1", осуществляется проверка условия "4 Е определена", равнозначного условию 35 "Информация в РГ 17 записана". Если это условие не выполняется, осуществляется переход к команде Разрешение коммутатора 6" и дальнейшее ци-, клическое выполнение последующих опе раций до момента времени, когда будет выполнено условие И , Я. Если этоусловие выполняется, будет осуществлена последовательность операцийполучения новой повторной оценки погрешности дЕ, которая и будет записана, в РГ 17. Если условие И(1 не будет выполнено, далее осуществляются операции разрешения коммутатора6, подача на вход 2 компаратора 7кода нижней границы Р, запуск компаратора 7 и проверка тем самым условия И 7 Р. В случае, если зто условие выполняется, включается табло"Фазовый переход Т 2", коммутатор 14переводится в состояние, разрешающее прохождение аналогового сигналаЕ(термо-ЭДС второго ТЭП) на вход АЦП 16, осуществляется запуск АЦП 16, запуск БКПСК 31, запись кода с выхода БКПСК 3 1 в РГ. 18, чтение кода номинального значения ЭДС Е при температуре Т иэ ПЗУ БУ 5, вычисление оценки погрешности АЕ.При вычислении дЕ на входы 2 БКПСК 31 поступает код Е, на БКПСК 31 с БУ 5 по ШД поступает код ГЕ,1, Поступая на первый вход переножителя 38 и через сумматор 35 на второй вход перемножителя 38 код 4 Г прейн образуется в код Е н и поступает вместе с кодом Е на соответствующие входы сумматора 36. Результат вычисления оценки погрешности ЛЕ заносится в регистр 18, Работа сумматоров 35 и 36 перемножителя 38 и регистра 18 определяется сигналами, поступающими по ШУ с БУ 5.Далее осуществляется запуск АЦП 15, подача кода Р на вход 2 коммутатора. 7, запуск компаратора 7 и проверка тем самым условия ИР. В случае, если условие выполняется, осуществляется переход к операции "Запуск АЦП 15" и циклическое выполнение последующих операций до прекращения выполнения условия МЪ Р, что будет означать окончание фазового перехода Т. После этого выключается табло "Фазовый переход Т 2", осуществляется проверка условия "ЬЕ дЕ определены" и в случае его выполнения выключается табло "Режим- калибровка", поскольку при получении оценок аЕ 1, ЛЕоперация калибрования считается завершенной.Коды верхней и нижней границ (установки) (1 и Р определяются экспериментально. Поскольку значение раэ" ностной термо-ЭДС и соответствующий ему код разностной термо-ЭДС на выходе АЦП 15 зависят от скорости нагрева калибратора и длительности фазового перехода реперного материала калибратора, которая, в свою очередь, зависит еще и от массы и удельной теплоемкости используемого в калибраторе реперного материала и тех же параметров самого калибратора и арматуры ТЭП, определение кодов Р и Я расчетным путем нецелесообразно. После экспериментальной оценки максимального значения кода разностной термо-ЭДС в периоды протекания фазовых переходов реперных материалов при выполнении операциикалибровки в условиях конкретного объекта измерения и получелия экспериментальной оценки максимального отклонения этого кода от нулевого значения в периоды отсутствия фаэо 5 вых переходов, значения кодов уставок О и Р выбирают на промежутке между значениями полученных оценок, При таком выборе уставок обеспечивается уверенное срабатывание компаратора 7 в периоды протекания фазовых переходов и исключаются его ложные срабатывания в периоды их отсутствия.После режима Калибровка устрой 11 1115 ство переходит в основной рабочий режим "Измерение", при котором осуществляется измерение температуры с коррекцией погрешностей измерительного канала, оценка которых при двух значениях температуры получены в процессе калибровки. Включается табло "Режим - измерение", включается табло цифровой индикации, подается импульс, разрешающий работу коммутатора 6, осуществляется запуск АЦП 15, подача кода верхней границы С на вход 2 ком паратора 7, запуск компаратора 7 и проверка тем самым условия МЯ. В случае, если это условие выполняется, т.е, протекает фазовый переход при Т 1 в реперном материале калибратора первого ТЭП, коммутатор 14 переводится в состояние, при котором ЭДС Е второго ТЭП проходит на вход АЦП 35 16. Если условие ВС не выполняется, коммутатор 14 переводится в состояние, разрешающее прохождение ЭДС Е, первого ТЭП на вход АЦП 16, Проверка наличия фазовых переходов 40 в режиме измерения осуществляется с целью исключить использование сигналов ТЭП в моменты протекания фазовых переходов в их реперных материалах, которое привело бы к получению 45 ложных результатов измерения. Тем самым обеспечен выбор для дальнейшей обработки сигнала ТЭП, в реперном материале которого в данный моменттне протекает процесс фазового пере хода, и, в конечном счете, реализована возможность непрерывного измерения температуры даже в случае, когда значения температуры фазовых переходов лежат в рабочем диапазоне измеря емой устройством температуры.Далее осуществляется запуск АЦП 16, запуск БКПСК 3 1, чтение кодов оценок погрешностей бЕ ЛЕиэ РГ 17 и 18 по сигналам с ШУ, разрешение выполнения операций перемножения перемножителей 24 и 25, разрешения операций суммирования сумматоров21 и 22,разрешение операций деления делителей 27 и 28 запись промежуточных результатов в регистры 19 и 20, разрешение умножения перемножителя 26, разрешение суммирования сумматора 23, Перечисленные элементы реализуют вычисление скорректированного значения кода И(Е ) по формулеИ(Е ) = И(Е) + И(Е ),где К(Е) - значение кода основногоизмерительного сигнала навыходе БКПСК 31;М(Е )- значение кода коррекции,Морравное1(Е мор) А + В(Е) фгде А, В - постоянные коэффициенты,вычисляемые в процессеработы устройства по формуламЯЕ Еун-дЕ Е 1 нАЕн ЕнаЕу-ОЕВЕйн ЕндЕ ВЕ- оценки погрешности измерительного канала при температурах Т 1 и Т 2 соответственно;Е, Ен - номинальные значения термо-ЭДС первого и второго ТЭП при температурах Т 1 и Т 2 соответственно.Операнды л Е дЕд хранятся в регистрах 17 и 18. Операнды Е Ехранятся в ПЗУ БУ 5 и поступают на входы БКПСК 3 1, перемножителей 24 и 25 и сумматора 22 по шине данных ЩД. Разность Е -Е, вычисляется сумматором 22 по поступающим на его входы кодам Е, Епо ШД. Работа сумматора 22 разрешается управляющим сигналом с БУ, поступающим по ШУ.Вычисленное значение разности поступает на вторые входы делителей 27 и 28, на первые входы которых поступает сигнал 4 Е, -дЕс выхода сумматора 4.Разность (АЕ,Е -ЛЕЕ,) вычисляется сумматором 21Значения коэффициентов А и В после их вычисленияхранятся в регистрах 20 и 19 соответственно. Блоком 26 перемножения реа 5лизуется функция умножения кода измеренного значения термо-ЭДС Е на коэффициент В, сумматором 23 реализуется функция суммирования полученного 10результата В"Е с коэффициентом А.Результат с сумматора 23 поступаетна вход 1 блока линеариэации, которыйпо сигналу запуска с ШУ выполняет подпрограмму линеаризации измерительного 1сигнала, Результат преобразования поступает на вход БЦИ 32, который в режиме циклического запуска осуществляет индикацию скорректированного текущего значения измеряемой температуры,БКПСК 31 работает следующим образом, Преобразователь 33 сопротивления в код преобразует аналоговое значение сопротивления термопреобразователя 29 сопротивления в цифровой кодИ температуры свободных концов ТЭП1 и 9. Сумматоры и блоки 34, 35, 37,38 умножения реализуют вычислениеполинома от И.30И = А ДА + Мз) 1 Я 3 + Аз) фгде ААА- постоянные коэффициенты, характеризующие вид термометрической характеристики термопре обраэователя сопротивления.Сумматор 36 осуществляет сложение полученного значения с цифровым кодом измерительного сигнала, снятымс аналого-цифрового преобразователя 4016. Запуск каждого блока осуществляется по сигналам с шины управления блока управления, а сигналы окончания работы каждого блока подаютсяна шину входных сигналов блока управления. Коэффициенты полинома поступают на соответствующие блоки из шины данных блока управления.Блок 8 линеаризации работает следующим образом. 50Сумматоры и перемножители 39, 40, 41,43,44,45 реализуют вычисление полинома от значения Х, поступающего с выхода БКПСК 31:= В,В, + Х)Х + В,)Х + Вгде В, В, В, В- постоянные коэффициенты, характеризующиевид термометрической характеристики термоэлектрическихпреобразователей 1 и 9.Сумма 42 осуществляет сложение полученного значения со значением, поступающим с сумматора 23. Запуск каждого блока осуществляется по сигналам с шины управления блока управления, а сигнал окончания работы каждого блока подается на шину входных сигналов блока управления. Коэффициенты полинома поступают на соответствующие блоки из шины данных блока управления.Блок 5 управления работает следующим образом. Сигналы с шины входных сигналов блока управления подаются через элементы И 46, 47, 48 и 45 непосредственно на схему ИЛИ 50, что вызывает на ее выходе появление единичного сигнала, который, поступая на вход С счетчика 53, переводит его на следующий адрес, Соответственно на шине управления и шине данных блока управления появляется информация, записанная в очередном адресе ПЗУ 54. Схема начальной установки (СНУ) при включении устройства устанавливает через элемент ИЛИ 51 счетчик 53 в начальное положение, Последний сигнал с шины входных сигналов блока управления, означающий, что закончило работу последнее устройство измерительного канала, через элемент ИЛИ 51 также устанавливает счетчик 53 в начальное положение.Компаратор 7 работает следующим образом. На первую и вторую группы входов компаратора 7 поступают сравниваемые коды Х(хх,, х) и (угь У 2ь уц). По сигналу, поступающему на вход запуска, компаратор 7 осуществляет сравнение кодов Х иУ.Поразрядное сравнение кодов х . и у; (1 = 1, 2. . . И) осуществляетсяв соответствующих узлах 55 сравнения посредством соответствующих логических элементов ИСКЛ 1 ОЧАКВЕЕ ИЛИ 57-60, элементов НЕ 61-64, трехвходовых элементов И 65-68 и двухвходовых элементов И 71-74, Трехвходовые элементы И 69 и 70, двухвходовые элементы И 75 и 76 и четырехвходовые элементыИ 77 и ИЛИ 78 служат для формирования сигналов результата сравнения н узле 55 сравнения,В случае равенства кодов Х и У сигналы единичного уровня, появля 5 ющиеся на выходах элементов НЕ 61-64 через двухвходовые элементы И 71-74 поступают на входы четырехвходового элемента И 77. На выходах трехвходовых элементов И 65-69 присутствуют сигналы нулевого уровня, вызывающие появление сигнала нулевого уровня на выходе четырехвходового элемента ИЛИ 78, а тем самым и15 на выходе многовходового элемента ИЛИ 56.В случае неравенства кодов Х и У хотя бы в одном из разрядов х и у; на выходе соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ появится сигнал единичного. уровня, а на выходе соответствующего элемента НЕ - сигнал нулевого уровня. В результате сигнал нулевого уровня поступит на соответствующий вход четырехвходового элемента И 77, На выходе последнего появит ся сигнал нулевого уровня, блокирующий работу последующих узлов сравнения, младших по отношению к тому уз 30 лу, в котором произошло несравнение кодов Х. и У В случае, если Х1( У ., на все входы четырехвходового элемента ИПИ 78 в соответствии с логикой работы двухвходовых элементов И 75 и 76 и трехвходовых элементов И 69 и 70 поступят сигналы нулевого уровня. В результате на все входы многовходового элемента ИЛИ 56 поступают сигналы нулевого уровня. На выходе устройства будет сигнал нулевого уровня.В случае, когда х;у;, на выходе соответствующего трехвходового элемента И 65-68 появится сигнал единичного уровня, поступающий на один 45 из входов четырехвходового элемента ИЛИ 78. В результате на соответствующий вход многовходового элемента ИЛИ 56 поступит сигнал единичного уровня. На выходе устройства появит ся сигнал единичного уровня, свидетельствующий о том, что Х ) УПо окончании сигнала запуска на выходе компаратора 7 устанавливается сигнал нулевого уровня. 55Длительности импульсов разностной термо-ЭДС находятся в строгом соответствии с длительностью процессов фазовых переходов, которая, н свою очередь, определяется массой реперных материалов и другими постоянными факторами. Амплитуда импульсов определяется характером изменения температуры объекта измерения Т( ) во времени, В случае наличия периода стабильности температуры измерительных зондов импульсы разностной термо-ЭДС не будут сформированы, что позволяет вести нагрев и охлаждение объекта измерения по произвольному закону изменения температуры во времени. Обеспечиваемая при этом высокая достоверность распознавания моментов начала и конца процессов фазовых переходов реперных материалов дает возможность исключить необходимость использования нагревателя, задающего режим изменения температуры и совместить во времени режимы калибрования и измерения, делая процесс измерения температуры непрерывным, Для этого целесообразно использовать реперные материалы с температурами фазового перехода, лежащими вблизи границ диапазона измерения температуры и за его пределами, Последний фактор значительно повьппает точность оценки погрешности ТЭП, поскольку ее значение оценивается при температурах, близких к измеряемым. Вместе с тем обеспечивается возможность автоматического перехода от режима калибрования к режиму измерения, и наоборот, без перерыва процесса измерения температуры, используя в качестве начала и конца фазовых переходов импульсы разностной термо-ЭДС. В случае одновременного выполнения процессов самокалибрования и измерение температуры в течение времени, когда в одном из реперных материалов протекает процесс фазового перехода, осуществляется посредством измерения термо-ЭДСдругого ТЭП. После однократного выполнения процесса самокалибрования и получения численных оценок погрешностей ТЭП при двух значениях температуры процесс измерения температуры выполняется путем измерения термо-ЭДС первого или второго ТЭП с коррекцией его собственной погрешности при помощи суммирования с основным измерительным сигналом напряжения поправки.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает формирование