Устройство для измерения неэлектрических величин

О П И С А Н И Е р 7337ИЗОБРЕТЕНИ Я Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 16.09,77 (21) 25262181181) М. Кл.601 К 7 исоединенпем заявки Ке Государственнын комитет 23) Прис 1 ри 1 ст43) Опубликовано СССР о делам изобретеии и опсрытий. И. Бразговка и С. Б. Й 1 инкин Ордена Трудового Красного Знамени институт теплои массооомена им, А. В. Лыкова71) Заявитель ЬЕЭЛ ЕКТРИЧ ЕСКИ 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ ВЕЛИЧИ2 Изобретение относится к устройствам для измерения неэлектрических величин, преимущественно температуры, электрическими методами с применением резисторных первичных преобразователей, например термометров сопротивления, с компенсацией погрешности измерения, вызванной нагревом резисторного преобразователя измерительным током.Известно устройство для измерения температуры, в котором уменьшение погрешности измерения осуществляется путем ограничения величины измерительного тока 1.Известно также устройство для измерения температуры, в котором компенсация погрешности измерения осуществляется путем поддержания тока, протекающего через термометр сопротивления на постоянном уровне 21,Из известных устройств наиболее близким по технической суи 1 ности является устройство для измерения температуры, содержацее первичный резистивный преобразователь, включенный в измерительную схему, подключенную к генератору импульсов питания, цифровой измерительный преобразователь, соединенный с измерительной схемой и вычислительным блоком 31.В этом устройстве применение питания измерительнои цепи импульсами тока малой длительности позволяет уменьшить уровень систематической погрешности измерения, связанной с изменением сопротивления резистивного преобразователя, вызванным разогревом преобразователя измерительным током. Однако и при импульсном питансш разогрев резпстивного преобразователя может оставаться значительным, что вносит погрсшно:ть в результат измерения.Целью изобретения является повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен генератор парных импульсов, вход которого соединен с входом генератора импульсов питания, а выход - с управляющим входом цифрового измерительного преобразователя.Нт чертеже приведена блок-схсма устройства.1 стройстго д,51 11 змсре 1151 нсэ,сТ 11 пчсскпх величн содержит иервичный резнстивный прсобразс 1 ватсль 1, включенный в измерительную схему 2, генератор 3 импльс 1 в тани 1, 1 ф 11 ово 1 измерптель 5 ы 1 преобразователь 4, вычислитель 1 ос устройство 5 и;снератор 6 парных мпульсоп.В этом устройствс измерене осуществляется путем применен;1 я разпостно-экстра+ехр( - и-./с,)ехр( - 1 п/а) - ехр ( - / о )ехрК1 - ехр (= ка) 50 Ти(/) - температура резистивного преобразователя; 0 - измеряемая температура среды; 55 Р - рассеиваемая на датчике мощность; К - коэффициент рассеяния датчика; еи длительность импульса пи тания;/и - время паузы между двумя импульсами; т= (ги+4 и) - пеРиод следовашги импУльсов; 65где поляционного метода измерения, сущность которого заключается в том, что за время одного импульса питания производится не одно, как при обычном импульсном измерении, а два следующих одно за другим из мерения выходного сигнала с последующим вычитанием из второго результата первого, а затем полученной разности из первого сигнала.Устройство работает следующим обра зом.При включении устройства пусковой импульс запускает генератор импульсов питания, который вырабатывает импульсы пи- таниЯ Длительностью /и, с опРеДеленной 15 частотой следования поступающие в измерительную схему. В измерительной схеме возникает переходный процесс, обусловленный разогревом первичного резистивного преобразователя измерительным током. Од новременно пусковой импульс запускает генератор парных импульсов, первый импульс которого включает цифровой измерительный преобразователь, который производит первое измерение выходного сигна ла. Результат измерения поступает в ячейку памяти вычислительного блока. Далее генератор парных импульсов повторно включает цифровой измерительный преобразователь, выполняющий второе измере ние выходного сигнала измерительной схемы, результат которого поступает в вычислительный блок.Вычислительный блок осуществляет вычитание из второго результата измерения 35 первый результат измерения, а полученную разность вычитает из первого результата измерения.Разогрев резистивного преобразователя для произвольного числа периодов следова ния импульсов питания может быть описан выражением л - число периодов следованияимпульсов;то - тепловая постоянная времени датчика;1 - время, отсчитываемое отначала каждого импульса.При большом числе периодов повторения импульсов и при неизменных или медленно меняющихся условиях окружающей среды в цели датчика наступает квазиустановившийся режим (состояние динамического равновесия), При этом температура разогреьа преобразователя будет находиться в ДИаПаЗОНЕ тЕМПЕРатУР От Тии, ДО Тмакс, ОП- ределяемыми выражениямимакс : 6 + - МКх, 1 Р "/) ехр( - 1 и/са); (2)1 - ехр ( - /аа)Т= 6+ - ХК-- ) . (з)с ехр( - 1 са) ехр( - с,с,) )1 - ехр (=.) -.,)Разность между установившейся температурой резистивного преобразователя и измеряемой температурой окружающей сре- ДЫ (Тмакс - О) И ЯВЛЯЕТСЯ В ЭТОМ СЛУЧаЕ максимальной систематической погрешностью, связанной с его разогревом.В описываемом устройстве после двух измерений длительностью /и в начале и конце импульса питания и вычисления результат измерения для состояния динамического равновесия будет определяться выражениемТмакс (1 ) Тмакс Ри) -+ МХ Хехр ( - 1/а) - ехр ( - с/ка1 - ехр ( - с/а)х)2 ехр( - ),к) - ехр( - )се)1 к) . (4)При определенном соотношении между4 ИИ еИГ 1+ехр( - и/с а) 1результирующий разогрев в квазиустановившемся режиме может быть сведен к минимальной установившейся температуре переходного процесса Т, ус,Таким образом, при измерении температуры разностно-экстр аполяционным методом и выборе временных соотношений в соответствии с выражением (5) максимальная систематическая погрешность определяется не максимальной, как при обычном импульсном методе измерения, а минимальной установившейся температурой переходного процесса и изменяется от О в НУЛЕВОМ ПЕРИОДЕ ПОВторЕНИЯ ДО Тмии В квазиустановившемся режиме при п=оо,731317 Формула изобретения Составитель В. Куликов Редактор Т, Рыбалова Техред А, Камышникова Корректор Л. Тарасовааказ 757/18 Изд. Ма 287 Тираж 729 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035. Москва, Ж, Раушская наб., д. 475 ография, пр. Сапунова, 2 При измерениях время первого измерения 1 и отсчитывается от начала измерения до момента его окончания цифровым измерительным преобразователем. В общем случае оно должно выбираться как макси мально возможное время преобразования и зависит от его быстродействия. Время длительности импульса питания находится в соответствии с выражением (5) как1= - . - т,п 12 ехр ( - 1/т,) - 11. (6) Временной сдвиг между началом первого и второго измерений равен 1,=1 и - 1 и, т. е. окончание второго цикла измерения с учетом возможных флуктуаций 1 и должносов падать с окончанием импульса питания.Наличие в устройстве генератора парных импульсов выгодно отличает его от прототипа, так как позволяет повысить точность измерения температуры. 20 Устройство для измерения неэлектрических величин резисторными датчиками, 25преимущественно температуры, содержащее первичный резистивный преобразователь, включенный в измерительную схему, подключенную к генератору импульсов питания, цифровой измерительный преобразователь, соединенный с измерительной схемой и вычислительным блоком, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен генератор парных импульсов, вход которого соединен с входом генератора импульсов питания, а выход - с управляющим входом цифрового измерительного преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Турчин А. М. Электрические измерения неэлектрических величин. М. - Л., Энергия, 1966, с. 135,2. Авторское свидетельство СССР247558, кл. Ст 01 К 1/20, 07.07.67.3. Херт, Ракер, Мннп ЭВМ в системе измерения температуры периодическим опросом датчиков. Электроника, т, 46,24, 1,973, с. 50 - 57 (прототип) .