Способ определения температуры и устройство для его осуществления

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 1)4 С 01 К 7/16 РСТВЕННЬЙ НОМИТЕТРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯТ СССР ГОСУДПО ИЗОПРИ ГКНПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТ ВТОРСНОМУ С9 нет тут Кольскоа АН СССР 43485, . 13,10.8во СССР22, 13,04(71) Геологический иго филиала им. С.М.Киро(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области .температурных измерений и позволяет повысить точность и надежность определения температуры исследуемых сред с применением двух резистивных термопреобразователей за счет того, что результат измерения не зависит от нестабильности во времени параметров термопреобразователей и параметров ,измерительной схемы. Предложенный способ предусматривает использование,801464049 двух резистивных термопреобразовате- лей, имеющих разные выходные характеристики,. и заключается в регистрации выходных сигналов термопреобразователей при двух различных температурах - измеряемой и дополнительной,.и последующем вычислении величины измеряемой температуры по расчетной формуле, Предлагаются различные варианты получения дополнительной температуры - искусственный подогрев термопреобразователей или их перемещение из одной точки среды в другую. Устройство, реализующее предложенный способ, содержит измерительный зонд 1 с двумя термопреобразователями 2 и 3, нагреватели 4 и 5, операционные усилители 6 и 7, резисторы 8 и 9, источник опорного напряжения 10, .источник питания 11 нагревателей, коммутатор 12, аналого-цифровой преобразователь 13, микропроцессорный модуль 14, включающий в себя программно-управляемый таймер 15 и центральный процессор 16. 2 с.п. и 3 з.п.ф-лы, 1 ил,,температурных измерений.Целью изобретения являетсяповы"шение точности и надежности опреде 5ления температуры,На чертеже приведена блок-схемаустройства, осуществляющего способопределения температуры,Устрайство содержит измерительный зонд 1 с расположенными в немдвумя термопреобразователями 2 и 3сопротивления, на которые намотаныпроволочные нагреватели 4 и 5 изконстантана, два операционных усилители 6 и 7, два резистора 8 и 9, источник 10 опорного напряжения, источник 11 питания нагревателей, коммутатор 12аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 13, микропроцессорный 20модуль 14, включающий в себя програмно-управляемый таймер 15 и центральный процессор 16,Способ определения температурыосуществляется следующим образом. 25В исходном положении источник 11питания нагревателей, управляемыйтаймером 15, находится в выключенномсостоянии. Термопреобразователи 2 и3 сопротивления размещены в исследуемой среде и находятся под воздействием измеряемой температуры 6, . Навыходах операционных усилителей 6 и7 Формируются электрические напряжения 0 11 и Б 2 соответственно 35 Ко, (1+а, 1 )н окФ где 0 - опорное напряжение источника 10; 45к . - сопротивление резисторов8 и 9;К , К - сопротивления термопреобразователей 2 и 3 соответственно при температурее= 0 С;- температурные коэффициен(т,Ф ы 2) ты сопротивления термопреобраэователей 2 и 3 соответственно. 55С помощью сигнала управления таймера 15 коммутатор 12 поочередно подключает к входу АЦП 13 выходы операционных усилителей 6 и 7 выходные,напряжения которых преобразуются в цифровые коды М =К 13 и М,=К О, (К - постоянный коэффициент преобразования). Эти коды с выхода АЦП 13 поступают поочередно в центральный процессор 16 и запоминаются в нем.Затем сигналом управления от таймера 15 включается источник 11 питания нагревателей, подавая напряжение на проволочные нагреватели 4 и 5, При этом термопреобразователи сопротивления 2 и 3 дополнительно нагреваются и выходные напряжения операционных усилителей 6 и 7 изменяются, По завершении переходных тепловых процессов сигналом управления таймера 15 коммутатор 12 вновь поочередно подает на вход АЦП 13 выходные напря- жения операционных усилителей 6 и 7, т.е. напряжения 11 и Б 2 , соответствующие температуре 62 термопре-. образователей Ко (1+ с е)щ 11027 Цо На выходе АЦП 13 формируются коды М =К Б,и М 2=КБ, которые поочередно поступают.в центральный процессор 16 и также запоминаются в нем.Сигналом управления таймера 15 центральный .процессор 16 производит вычисление значения температуры О,исследуемой среды по формуле М Мю(М-М 1)-Ы, М 11 (М 21-М 22). а, 42(М 21 М 72 М 1 М) Значения температурных коэффициентов сопротивлений Ы, и Ы 2 термопреобразователей 2 и 3 записываются в память центрального процессора 16 заранее.При необходимости: в центральном процессоре 16 может быть вычислено и значение температуры Е 2 по форму- ле ЫМ (М -М 1)-с( М 1 (М г-Мк)02 Как следует из приведенных выражений для определения температур,4. Способ по пп.1 и 3, о т л и -ч а,ю щ и й с я тем, что дополнительную регистрацию выходных сигналовтермопреобразователей производятпосле кх размещения в воде.5. Устройство для определения тем пературы, содержащее измерительныйзонд с двумя резистивными термопреобраэователями, два операционных усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которых включены резистивные термопреобразователи, источникопорного напряжения,. аналого-цифровой преобразователь и два резистора,первые выводы которых соединены свходами операционных усилителей, а 25 вторые выводы объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности инадежности, в него введены два про- ЗО волочных нагревателя, намотанных натермопреобразователи, источник питания нагревателей, коммутатор и микропроцессорный модуль, включающий всебя центральный процессор и программно-управляемый таймер, при этом.оба нагревателя соединены параллельно и подключены к выходу источникапитания нагревателей, выходы операционных усилителей подключены к вхо О дам коммутатора, выход которого соединен с входом аналого-цифровогопреобразователя, выход которого подключен к первому входу центрального .;:процессора, второй вход которого соединен с первым выходом таймера, аего выход соединен с управляющимвходом таймера, второй и третий выходы которого подключены к управляющим входам соответственно источника 50питания нагревателей и коммутатора. Составитель В.ГолубевТехред И.Дидьж Корректор С,Черни Редактор Н.Лазаренко Заказ 816/46 Тираж 573, ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 3 146 последние не зависят от нестабильных во времени параметров термопреобразователей сопротивления (Ко,и а), а также от параметров электронной схемы устройства Б , г и К.При геотермических исследованиях, связанных с измерениями температуры донных осадков морей и океанов, предлагаемый способ может быть реализован и беэ искусственного подогрева термопреобразователей сопротивления, т.е. без использования нагревательных элементов. В этом случае оба термопреобразователя сопротивления размещаются последовательно в двух точках донных осадков с различными горизонтальными координатами, т.е. точках, имеющих заведомо различные температуры, или переносятся из контролируемой точки донных осадков в воду.Формула из обретения 1. Способ определения температуры, заключающийся в размещении в исследуемой среде двух резистивных термопреобразователей с различными темпера турными коэффициентами сопротивления и регистрации их выходных сигналов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью поввппения точности и надежности, изменяют температуру реэистив, ных термопреобразователей, дополнительно регистрируют их выходные сигналы и по полученным четырем значениям выходных сигналов термопреобразователей определяют температуру среды.2. Способ по п.1о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что при многократных длительных измерениях температуры в одной и той же точке исследуемой среды дополнительную регистрацию выходных сигналов термопреобразователей осуществляют при их искусственном подогреве.3. Способ по п.1, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что при геотермичес 40494ких исследованиях, связанных с измерениями температуры донных осадковморе и океанов, оба термопреобраэователя после первой регистрации ихвыходных сигналов перемещают из одной точки исследуемой среды в другую.