Устройство для измерения температуры

(19) 111) 1)4 СО 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИ ЕТЕЛЬСТВ ОРСК ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР932281, кл. С 01 К 7/16, 1980.Техническое описание и инструкция поэксплуатации на вольтметр универсальныйцифровой В 7-27. Минск, ГСП, МПОим. В. И. Ленина, 1981, с. 18 - 20.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТЕМГ 1 ЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к термометриии может найти применение в системах контроля и регулирования температуры (Т) поверхности твердых тел, а также пристенныхслоев жидких и газообразных сред. )ельизобретенияповышение точности измерения и быстродействия путем учета тецлоцотерь от чувствительного элемента в окружаю щую среду. Управляемые генераторы 4 и 5 тока подают импульсами в противофазе друг к другу соответственно на транзисторы 2 и 3 токи, значения которых выбраны так, чтобы зависимость прямого напряжения на переходах база-эмиттер от Т у транзисторов 2 н 3 была одинаковой. Усилитель 7 переменного напряжения усиливает переменную составляюгцую, а усилитель 8 постоянного тока - весь сигнал. Выходное напряжение усилителя 7 переменного напряжения детектируется синхронным детектором 9 и суммируется с выхолным напряженнем усилителя 8 постоянного тока в сумматоре О. Резуиатирующий сигнал поступзет ца фильтр 11, а затем в вилс напряжения, пропорцио- э цального Т обьсктз контроля, поступает цз аналого гаифроаогг прсобразапагпаг 2 п ггггр (/) ровой индикатор 13. 2 цл.1268968 Изобретение относится к термометрии и может найти применение в системах контроля и регулирования температуры поверхности твердых тел, а также пристенных слоев жидких и газообразных сред.Целью изобретения является повышение точности измерения и быстродействия путем учета тецлопотерь от чувствительного элемента в окружающую среду и реализации метода двух термоцриемников.На фиг.1 приведена структурная схема устройства; ца фиг.2 = графики, поясняющие его работу. Устройство содержит термопреобразователь 1, выполнецны в виде тепловоспринимающей пластины с чувствительными элементами - транзисторами 2 и 3, два управляемых генератора 4 и 5 тока, тактовый генератор 6, усилитель 7 переменного напряжения, усилитель 8 постоянного тока, синхроцный детектор 9, сумматор 1 О, фильтр 11, аналого-цифровой преобразователь 12 и цифровой индикатор3. Один из транзисторов расположен ца тепловосприцимаюгцей пластине термопреобразователя, а другой -- над цим. Эмиттеры обоих транзисторов соединены и подклк)чецы к вторым выходам управляемых генераторов 4 и 5 тока, к первым выходам которых цодлкючецы соответственно коллекторы транзисторов. Кроме того, эмиттеры транзисторов подсоединены к входам усилителей переменного напряжения 7 и постоянного тока 8.Выход усилителя 8 постоянного тока подключен к первому входу сумматора 10, к второму входу которого через синхронный детектор 9 подключен выход усилителя 7 переменного напряжения. Прямой выход тактового генератор 6 подключен к управляющему входу генератора 4 тока, а инверсный - к входам управляемого генератора 5 тока и синхронного детектора 9. К выходу фильтра 11 последовательно подключены аналогоцифровой преобразователь 2 и цифровой индикатор 3. Устройство работает следующим образом.При соприкосновении тепловоспринимающей пластины термопреобразователя с объектом контроля, имеющим температуру Т. (фиг.2, линия 14), сначала нагревается транзистор 2 (фиг.2, кривая 15), а затем - транзистор 3 (фиг.2, кривая 16). При этом, вследствие теплоотвода по корпусу термопреобразователя в окружающую среду, установившееся значение температуры транзистора 2 ниже температуры контролируемого объекта Т. на величину ЛТ, а температура транзистора 3 ниже температуры транзистора 2 на величину ЛТг. Разности температур ЛТ и ЛТг зависят от температур окружающей среды и объекта контроля. Средняя температура Т, двух транзисторов 2 и 3 изменяется в соответствии с кривой 17, а разность температур ЛТг - в соответствии с кривой 18.Управляемые генераторы 4 и 5 тока подают импульсами, в противофазе один к другому, соответственно на транзисторы 2 и 3 токи 1 и 1 г. Значения этих токов выбраны таким образом, чтобы зависимость прямого напряжения на переходах база О эмиттер от температуры у обоих транзисторов была одинаковои. Амплитуда импульсов падения напряжения на переходах базаэмиттер транзисторов пропорциональна их температурам и будет изменяться в соответствии с кривыми 15 и 16 на фиг.2. Сиг нал на входе усилителей постоянного токаи переменного напряжения равен сумме сигналов от транзисторов и имеет постоянную составляющук, пропорциональную средней температуре транзисторов (фиг.2, кривая 17) и переменную составляющую, пропорциональную разности температур транзисторов (фиг.2, кривая 18). Усилитель переменного напряжения усиливает только переменную составляющую, а усилитель постоянного тока - весь сигнал. Выходное напряжение 25 усилителя переменного напряжения детектируется синхронным детектором 9 и суммируется с выходным напряжением усилителя постоянного тока в сумматоре 1 О. Результирующий сигнал поступает на фильтр 11, а затем в. виде напряжения 1)., про порционального температуре объекта контроля (фиг.2, кривая 9). - на выходные блоки: аналого-цифровой преобразователь 12 и цифровой индикатор 13.При этом 35 )вых:= 5 (К (Т,+ КгЛТг),где 5 -- чувствительность к температурепрямого напряжения на переходах база-эмиттер транзисторов;40К и Кг - соответственно коэффициентыусиления усилителя постоянного тока и усилителя переменного напряжения с синхронным детектором. Значение коэффициента усиления К рас считывается из условий; ЛТг = О, Т = Т,1-выхк и равно К1-к ( 1 1 к) - КХ 5 где К - коэффициент пропорциональности между температурой объекта Тк и выходным напряжением 1)к.50 Коэффициент Кг определяется выраже- нием Кг = 1).(1 Т,)(Т.) (ЯЛТг) где ТЛТг,величины, рассчитанные или измеренные при градуировке устройства.1268968 10 15 20 25 Формула изобретения Рык. г Т,дт Составитель В. Куликов Техред И. Версс Коррс ктор В. Ьутяга Тираж 778 Годпнснос ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор В. Данко Заказ 6025/43 При настройке конкретного экземпляра устройства коэффициенты К и Кг уточняются по следующей методике:термопреобразователь устройства помещается в термостат с температурой теплоносителя Т(при этом выполняются условия ЛТг = О, Т, = Т) и изменением коэффициента усиления усилителя 8 добиваются равенства (.)ы = 1)(корректировка К);расположив термопреобразователь на образцовой поверхности градуировочного стенда, температура которого Т, и изменяя коэффициент усиления усилителя 7, устанавливают выходной сигнал (.)ы = О (корректировка Кг). Как показывают расчеты и эксперименты, при таких коэффициентах передачи величина выходного сигнала точно соответствует температуре поверхности объекта контроля, так как статическая погрешность, обусловленная теплоотводом по корпусу термопреобразователя, сводится к нулю или к пренебрежимо малой величине, а скорость изменения выходного сигнала значительно больше, чем скорость изменения температуры транзисторов. Устройство для измерения температуры,содержащее в качестве термочувствительного элемента закрепленный на тепловоспринимающей пластине первый транзистор, база которого подключена к обшей шине устройства, а коллектор и эмиттер подключены к выходу первого управляемого генератора тока, управляющий вход которого соелинен с первым выходом тактового генератора, второй выход которого соединен с управляющим входом синхронного детектора, вход которого через усилитель переменного тока подключен к эм иттеру тра изистора, последовательно соединенные фильтр, аналогоцифровой преобразователь и цифровой инликатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия путем учета теплопотерь от чувствительного элемента в окружающую среду, в него ввелены второй транзистор, закрепленный над первым транзистором, второй управляемый генератор тока, усилитель постоянного тока и сумматор, выхоЛ которого подключен к вхолу фильтра, а входы соответственно соединены с выходом синхронного детектора и выходом усилителя постоянного тока, вход которого подключен к эмиттерам транзисторов и первому выходу второго управляемого генератора тока, управляю 1 ций вход которого соединен с вторым выхолом тактового генератора, а второй выход подключен к коллектору второго транзистора, база которого соелинена с общей шиной устройства.