Способ определения температуры и устройство для его осуществления

(21 (22 (46 (72 ее ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О изОБРетениям и отнРцтияпРи гкнт сссР(56) Агейкин Д.И., Костин Е.Н,и Кузнецов Н.И, Датчики контроляи регулирования. М.; Машиностроени1965, с. 867.Система измерительная информационная К 42. Техническое описание иинструкция по эксплуатации. НПО "Сюззлектроприбор", с. 18.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность определения темпертуры. Емкостные преобразователи обдиняют в ш групп, по и преобразова ЬО 165 ШЗ лей в каждой группе. Одновременно навсе и преобразователей каждой группыподают и наборов различных постоянных напряжений, измеряют су.-веернуюемкость С; каждой группы при подаче каждого набора напряжений. Искомую емкость каждого преобразователяопределяют из решения систем уравнений. Значение температуры олределяют но значению емкости соответствлсщего преобразователя, Устройство дляосуществления способа содержит вход"ной коммутатор 4, каждый информационный вход которого соединен через разделительные конденсаторы 2 и 3 собкладками и емкостных преобразовать"лей 1 и каждой группы, блок 5 измерения, блок 6 управления и вычисления,блок 7 напряжений, на выходах которого формируется и наборов постоянныхнапряжений, подаваемых на обкладкиемкостных преобразователек 1 и.с,.п,ф-лы, 1 ил,Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для многоточечного измерения температуры, например для измерения температурных полей в любых средах, а также на поверхности твердых тел.Цель изобретения - повышение точности определения температуры путем уменьшения погрешности измерения, связанной с наличием линий связи, соединяющих преобразователи с измерительнымблоком.На чертеже показана схема устрой ства для осуществления предлагаемого способа.Сущность способа заключается в следующем. Емкостные преобразователи иэ сегкетоэлектрического материала 20 объединяют в ш групп по и в каждой группе. Ка преобразователи каждой группы одновременно подают и различных наборов постоянных напряжений и измеряют суммарную емкость каж дой группы емкостных преобразователей при различных напряжениях смещения. Составляют для каждой К-й группы систему уравнений лК К %КА1 ф 193 9 9 )9и = 199 ш)9л 1где С - суммарная емкость 1-йгруппы емкостных преобразователей во время -го изме 1 К РениЯ 9С- искомая емкость -го ем 1костного преобразователя 1-й группы;А- постоянный коэФФициент,равный отношению емкости х-го преобразователя 1-й группы при напряжении во время 1-го измерения к емкости при нулевом напряжении на емкостном преобразователе;ш - число групп.Решая систему уравкений (1), находят значение емкости каждого емкостного преобразователя, Далее по градуировочной зависимости емкости преобразователя от температуры определяют значение температуры каждого преобразователя и соответст 304050векно температуру в точке его расположения. Значение коэФФициентов Ак определяют для каждого преобразователя перед проведением измерений из зависимости емкости преобразователя от напряжения смещения,Для пленочных преобразователей из сегкетоэлектрического материала зависимость емкости от температуры и напряжения может быть представлена в виде(2) СЖ 9 Т) = (С(Т)А(П) где С(о) зависит только от температуры а АИ) - только от напряжения.9КПоэтому величины А не зависят от11температуры.Значения постоянных напряжений, подаваемых на емкостные преобразователи, выбираются так,чтобы матрицаккоэФФициентов (А ) была невырож 11денной.Устройство содержит ш групп емкостных преобразователей 1191 99119 С 9.9(показано три группы преобразователей), соединенных между собой через разделительные конденсаторы 29 9 2 л 9 3, 993919 коммутатор 49 информационные входы которого соединены с каждой группой емкостных преобразователейй, блок 5 измерения, блок 6 управления и вычисления 6 и блок 7 напряжений.Емкость разделительных конденсаторов выбирается значительно больше емкости преобразователей. В качестве блока 5 измерения используется стандартный измеритель емкости с цифровым выходом. Блок 6 управления и вы,числения может быть реализован на основе микроЭВМ или стандартных микропроцессорных, комплектов. Блок 7 напряжения должен Формировать и наборов постоянных напряжений П " подавае 9мых на все термопреобразователи. Для емкостных преобразователей предварительно снимается зависимость емкости от величины напряжения на обкладках. Величины напряжений П," выбираются иэ условия невырожденности матриц гА )Если используются преобразователи разных технологических партий, для которых зависимость емкости от напряжения различна, то в память блока 6 необходимо занести ш различных матриц по числу групп. Если все преобразова 5 165111 тели имеют одинаковые характеристики, то в память блока 6 необходимо занести только одну матрицу А.кгУстройство работает следующим образом.По сигналу с блока 6 управления и вычисления 6 на емкостные преобразователи каждой группы подается определенныйй первый наб ор пос тоя нных нап 1 О ряжений Б 1. С помощью коммутатора 4 блок 5 измерения осуществляет измерение суммарной емкости каждой группы емкостных пр еобра зоват елей. Измер енные значения заносятся в оперативную память блока 6. После измерения суммарной емкости всех групп преобразователей на выходе блока 6 формируется второй набор постоянных напряжений, Снова измеряется суммарная емкость 20 каждой группы преобразователей. Такой процесс измерения повторяется и раз при различных наборах напряжений сме, щения, удовлетворяющих условию невырожденности матрицы коэффициентов .25 (А )к Значение емкости каждого преобразователя определяется в блоке 5 путем решения ш систем уравнений (1). Температура каждого емкостного преобразователя, а соответствен- ЗО но, и температура объекта в месте расположения емкостного преобразователя определяются по известной градуировочной зависимости емкости преобразователя от температуры.При заданном числе емкостных преобразователей, в целях сокращения количества линий связи соединяющих группы преобразователей с блоком напряжений и коммутатором, число преоб О разователей в группе следует выбирать равным корню квадратному из общего числа преобразователей.ФоРмула из обр ет ения 451. Способ определения температуры, заключающийся. в подаче напряжения на емкостные преобразователи из сегнетоэлектрического материала, установленные в различных точках объекта,и определении температуры в каждой точке объекта по значению емкости соответствующего емкостного преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я55 тем, что, с целью повышения точности, объединяют емкостные преобразователи в группы по и емкостных преобразо(3. 1 = 1уп) у (1 с = 1уш) лкгде С3 суммарная емкость 1 с-й группы емкостных преобразовател ей во время 1-г о измер ения;постоянный коэффициент,равный отношению емкости-го преобразователя 1-йгруппы при напряжении вовремя 1-го измерения кемкости при нулевом напряжении на емкостном преобракА11, зователе;С - искомая емкость -го емкостного преобразователя1 с-й группы;ш - число групп.2, Устройство для определения температуры, содержащее емкостные преобразователи, входной коммутатор, выход которого подключен к входу блока измерения, а управляющий вход подключен к первому выходу блока управления и вычислений, соединенному с блоком измерения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены разделительные конденсаторы и блок напряжений, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления и вычисления, а емкостные преобразователи объединены в ш групп по и емкостных преобразователей в каждой группе,.при.этом каждый Е-й информационный вход входного коммутатора соединен через разделительные конденсаторы с обкпадками и емкостных преобразователей каждой К-й группы, обкладки -х емкостных преобразователей каждой группы соединены между собой и подключены к соответствующему 1-му выходу блока напряжений. 36вателей в каждой группе, одновременно и сдают на емк остные пр еобра э ователи каждой группы и наборов различных значений постоянных напряжений, измеряют суммарную емкость каждой группы емкостных термопреобраэовател ей при каждом наборе постоянных напряжений, а значение емкости каждого емкостного преобразователя определяют из системы уравненияК КйС= Х А С1 фР