Устройство для измерения температуры

пц 609066 сею Соввтскик Социалистических Республик(22) Заявлено 11,02.76 (21) 2322636/18-10с присоединением заявки Ме -(45) Дата опубликования описания 18.05.78 Государственный комитет Совета Министров СССР ло делам изобретенийи открытий(72) Авторы изобретения Н, Г. Ковальчук, Е. С. Полищук, И, Д. Пытель и Л, М, Тищенко Львовский ордена Ленина политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 1Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для точных измерений температуры с представлением результатов в цифровой форме.Известны устройства для измерения температуры с коррекцией нелинейности градуировочной характеристики термопреобразователя 11. Недостатками таких устройств являются невысокие точность и помехоустойчивость, что затрудняет их эксплуатацию.Известны также цифровые вольтметры 2, работающие по принципу двухтактного интегрирования, которое в сочетании с термопреобразователем, подключенным к входу, можно использовать для измерения температуры. Они содержат усилитель, переключатель тактов, интегратор, нуль-орган, генератор счетных импульсов, ключ, счетчик импульсов, блок цифрового отсчета и источник опорного напряжения, Повышение точности измерения при наличии помех с частотой питающей сети достигается тем, что интегрирование входного сигнала осуществляется за время, равное периоду напряжения питающей сети, и тем, что частота счетных импульсов поддерживается кратной частоте питающего напряжения, Однако использование этого вольтметра в паре с термопреобразователем, имеющим нелинейную градуировочную характеристику, приводит к большим погрешностям измерения. Наиболее близким к изобретению являетсяустройство для измерения температуры 13, работающее по принципу двухтактного интегрирования с коррекцией нелинейности термо преобразователя и содержащее соединенныепоследовательно термопреобразователь, усилитель, переключатель тактов, интегратор, нуль-орган и ключ, соединяющий генератор счетных импульсов со счетчиком импульсов, 10 соединенным с переключателем тактов, дваисточника опорного напряжения и генератор линейно изменяющегося напряжения, подключенные к переключателю тактов, и блок цифро вого отсчета, подключенный к счетчику им пульсов. Недостатком устройства являетсянизкая помехозащищенность. Воздействие помех с частотой пигающего напряжение приводит к снижению точности измерения. Использование генератора счетных импульсов с час тотой следования импульсов, кратной частотепитающего напряжения, улучшает помехозащищенность устройства, однако не ведет к значительному повышению точности измерения.25 Целью изобретения является повышениеточности измерения температуры. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены преобразователь частота - напряжение и схема управления крутизной генерато- ЗО ра линейно изменяющегося напряжения, причем выход генератора счетных импульсов через преобразователь частота в напряжен соединен со входом схемы управления крутизной генератора линейно изменяющегося напряжения.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Оно содержит термопреобразователь 1, усилитель 2, переключатель тактов 3, интегратор 4 с резисторами 5, 6, 7, 8 и конденсатором 9, нуль-орган 10, ключ 11, генератор 12 счетных импульсов, счетчик 13 импульсов, блок 14 цифрового отсчета, источники 15 и 16 опорного напряжения, генератор 17 линейно изменяющегося напряжения, преобразователь 18 частота - напряжение и схему 19 управления крутизной генератора линейно-изменяющегося напряжения. Генератор 12 имеет автоподстройку, поддерживающую частоту счетных импульсов кратной частоте питающей сети,В первом такте на вход интегратора 4 подается опорное напряжение Гс от источника 15 и усиленное выходное напряжение Утермопреобразователя 1, которое может быть описано полиномом второй степени:Иl= й (а + ОО + с 8), (1) где Й - коэффициент усиления усилителя 2; а, а и с - постоянные; О - измеряемая температура. Для подавления помехи частоты питающей сети входное напряжение интегрируется в течение времени Т равному периоду напряжения питающей сети. Конденсатор 9 интегратора 4 заряжается до напряженияУ = (п+з+0) Т+(2)й,Сгде С в величина емкости конденсатора 9; Я 1 и Я, - величина сопротивлений резисторов 5 и 6. Во втором такте к входу интегратора подключены источник 16 опорного напряжения и генератор линейно изменяющегося напряжения 17, выходное напряжение которого определяется выражением/г=А (3)где з - крутизна нарастания напряжения; 1 - время. Под воздействием приложенного напряжения конденсатор интегратора полностью разряжается, Выходное напряжение интегратора во втором такте, длительность которого Тх пропорциональна измеряемой температуре, изменяется на величину У равную величине У 1.Ту оТх + х (4)ЛзС 2 Я 4 Сгде Я, и Л 4 - величины сопротивлений резисторов 7 и 8.Поскольку Т=т// Т=про, где /О - частота генератора счетных импульсов; т= = сопз 1 - количество импульсов за время Т, п - количество импульсов за время Т,(7) равенство У 1= - 02 может быть представленов виде:/г(а+ ой+ сдф) т От Боп зп+ ---- (55 й 1 2 Яз 2 К 4.рОтсюда следует, что для получения цифровогоотсчета в единицах температуры (п) величины Рь йь Яз Р 4 УО и Уо выбирают такими, чтобы выполнялись соотношения10Р(8)Поскольку частота следования счетных импульсов кратна частоте питающего напряже 20 ния, изменяющейся в процессе измерения, выполнение соотношения (7) возможно, если отношение з//, поддерживается постоянным. Дляэтого сигнал с выхода генератора счетных импульсов подается на преобразователь часто 25 та - напряжение, который управляет крутизной генератора 17, поддерживая величинуз//, постоянной в процессе измерения.Цифровой отсчет температуры осуществляется следующим образом. С началом второготакта ключ 11 подключает генератор 12 счетных импульсов к счетчику 13 импульсов.В момент равенства выходного напряженияинтегратора нулю срабатывает нуль-орган10 и закрывает ключ 11, Доступ счетных импульсов к счетчику прекращается. Количествосчетных импульсов, подсчитанное за время,пропорциональное измеряемой температуре,блоком цифрового отсчета, преобразуется вцифровую форму,40Формула изобретенияУстройство для измерения температуры, содержащее соединенные последовательно термопреобразователь, усилитель, переключатель45 тактов, интегратор, нуль-орган и ключ, соединяющий генератор счетных импульсов сосчетчиком импульсов, соединенным с переключателем тактов, два источника опорного напряжения и генератор линейно изменяющегося50 напряжения, подключенные к переключателютактов, блок цифрового отсчета, подключенный к счетчику импульсов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены преобразователь55 частота - напряжение и схема управлениякрутизной генератора линейно изменяющегося напряжения, причем выход генераторасчетных импульсов через преобразовательчастота - напряжение соединен со входом60 схемы управления крутизной генератора линейно изменяющегося напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР502237,65 кл. Й 01 К 7/16, 1974.Редактор Н, Громов Заказ 1370/10 Изд.456 Тираж 841 Подписное НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5