Устройство для измерения температуры

(11) 769359 Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.10.80,Н. И. Грибок, М. М. Дорожовец, В. И. Зорий и В, И, Пуцыло(71) Заявитель Львовский ордена Ленина политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ1Изобретение относится к области термометрии, а именно к цифровым измерителям температуры, содержащим на входе термоэлектрические термометры.Известно устройство для измерения температуры, содержащее термометр, источник напряжения, коммутирующий ключ, блок управления, интегратор, селектор и блок цифрового отсчета 1 Ц.Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерения за счет аддитивных составляющих погрешности термометра, аналого-цифрового преобразователя и дрейфов нуля усилителей.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр, опорный спай которого помещен в термостат, источник опорного напряжения, подключенный к одному из входов коммутирующего ключа, выход которого подключен ко входу интегратора, подключенного своим выходом через нуль-орган к первому управляющему входу селектора, второй вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, а второй управляющий вход соединен с одним из выходов блока управления, который двумя другими выходами подключен к управляющему вхо 2ду коммутирующего ключа н цифрового отсчетного блока 12.Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерения нз-за погрешности, вносимой аналого-цифровым преобразованием н дрейфом температуры в термостате.Целью изобретения является повышениеточности измерения. Для чего в устройство 10 дополнительно введен второй термостат дляопорных спаев термометра, многополюсный переключатель н реверсивный счетчик, соединенный информационными выходамн со входами цифрового отсчетного устройства, 15 а суммирующим и вычитающнм входами -с соответствующими выходамн селектора, причем свободные концы термоэлектрического термометра подключены ко входу многополюсного переключателя, выход ко О торого подключен к общей шине н второму входу коммутирующего ключа, прп этом управляющий вход многополюсного переключателя соединен с дополнительным выходом блока управления.25 На чертеже показано предлагаемое устройство.Устройство включает термоэлектрический термометр 1, термостаты 2 и 3, многополюсный переключатель 4, коммутирую щнй ключ 5, источник 6 опорного напряже.3ння, интегратор 7, нуль-орган 8, генератор 9 образцовой частоты, селектор 10, блок 11 управления, реверсивный счетчик 12 и цифровой отсчетный блок 13.Устройство работает следующим образом, Блок управления 11 своими сигналами приводит устройство в исходное состояние.При этом через многополюсный переключатель 4 выходная термоэдс. термоэлектрического термометра 1 со свободными концами, помещенными в термостате 2, подается через ключ 5 на вход интегратора 7 и интегрируется в течение заданного интервала времени, обычно равного илн кратного периоду промышленной частоты (для повышения помехоустойчивости работы устройства). По окончании этого интервала блок управления переключает ключ 5 в другое положение и ко входу интегратора подключается выход источника опорного постоянного напряжения б, который разряжает интегратор, В тот же момент сигнал с нуль-органа 8 приводит селектор 10 в открытое состояние, и на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 от источника образцовой частоты 9 поступают счетные импульсы, число которых пропорционально выходной термоэдс. термоэлектрического термометра 1. Подключение выхода селектора к суммирующему входу реверсивного счетчика осуществляется исходным сигналом с блока управления. По окончании разряда интегратора сигнал с нуль-органа закрывает селектор и прохождение импульсов с генератора образцовой частоты прекращается, В этот же момент сигналы блока управления переключают многополюсный переключатель в другое положение, ключ 5 в исходное положение и выход селектора к вычитающему входу реверсивного счетчика. При этом выходная термоэдс. термоэлектрического термометра со свободными концами, помещенными в термастат 3, подключается через многополюсный переключатель 4 и ключ 5 ко входу интегратора 7 и интегрируется в течение заданного интервала времени, как и в первом случае. В момент бкончания этого интервала сигнал блока управления переключает ключ 5, ко входу интегратора 7 подключается выход источника опорного постоянного напряжения б, который разряжает интегратор, На время разряда нуль- орган своим сигналом открывает селектор 10 и на вычнтающий вход реверсивного счетчика 12 с генератора образцовой частоты 9 поступают импульсы, число которых пропорционально выходной термоэдс. термоэлектрического термометра, В реверсивном счетчике записывается число, пропорциональное измеряемой температуре и равное разности количества импульсов, поступивших на суммарный и вычитающнй входы реверсивного счетчика. При этом блок управлення своим сигналом разрешает индикацию результата измерения на цифровомотсчетном блоке 13.Действительно, функции преобразования темоэлсктрических термометров например градуировок ПП, ВР/20 и некоторых других, описываются интерполяцнонным уравнением видаЕ = а + 60 + сО при О,= 0 С, (1)1 Огде Е - выходная термоэдс. термоэлектрического термометра;а, 6 и с - постоянные коэффициенты;О - измеряемая температура;О - температура свободных концов(нерабочего спая),Если поместить свободные концы в термостат, температура которого О, = О например, О, ( 0 С, то (1) запишется такЕ, = а + Ь (О + О,) + с (О + О,) , (2)где Е, - выходная термоэдс. термоэлектрического термометра;01 - температура свободных концовтермометра.2 д После преобразования согласно описанному выше в реверсивном счетчике запишется число, пропорциональное термоэдс.Ет.е,Л, =- Ка+ 6(0+ Ог) + с(0+ 01) (3)Р 0 где К - коэффициент преобразованияаналого-цифрового преобразователя.Затем, переключая многополюсный переключатель в другое положение, помещают свободные концы термоэлектрическоготермометра в другой термостат с температурой Оъ т, е. О,= Ог (пусть 02 ) 0),Тогда уравнение (1) запишетсяЕг = а + 6 (О - Ог) + с(0 - Ог)После преобразования термоэдс в реверсивном счетчике вычтется число импульсовЛг = Ка + а(0 - Ог) + с (О - Ог)Таким образом, в реверсивном счетчикезапишется число45Л, - Лг = К 6 (О, + Ог) + 2 с(0, + Ог) 0 + с(0+ 0)откуда измеряемая температура выразитсяЛ 1 Мг К 6(01 + Ог) +с(01+ 62)2 20 -2 Кс(01+ Иг)нлиУ - Лг ЛО0Агде ф = уг (8 + 02) + с (01+ О 02 )2 15,-, постоянная величина для данноготипатермоэлектрического термометра и выбранныхзначений температур термостатов 01 и60 02. Величину М 0 компенсируют начальной установкой реверсивного счетчика А =1= 10", в частности выбором2 Кс (О, + Ог)А, и можно добиться А =- 1 или 10", гдеп - целое число.Таким образом, предлагаемое устройст 6 во позволяет получить линейную завнси769359 Формула изобретения Составитель А. Тереков дактор О. Филиппова Техред И. Пенчко Корректор О. ГусеваЗаказ 6733 Изд. М 469ВНИИПИ Государственного комитета СССтенин и113035, Москва, Ж, Рау Тираж 569Р по делам изобрешская наб д. 4/5 Подписирытий Загорская типография Упрполпграфпздата Мособлисполкома 5мость показан 11 й От измер 51 емой температуры без применения дополнительных лннеаризирующих устройств.Отметим, что температуры термостатовмогут иметь любые известные значения,кроме равных между собой.Предлагаемое устройство значительнопроще, так как не содержит функционального генератора, который состоит из рядаактивных интеграторов, источников тока икоммутирующих элементов, параметры которых влияют на погрешность измерениятемпературы, поскольку их нестабильностьприводит к изменению параметров второгогакта интегрирования. 15В предлагаемом устройстве значительноповышается точность из-за отсутствия функционального генератора, кроме того, устраняются аддитивные составляющие погрешностей термоэлектрического термометра,аналого-цифрового преобразователя и дрейфы нуля усилителей,Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр, опорный спай которого помещен в термостат, источник опорного напряжения, подключенный к одному из входов коммутирующего ключа, выход которого подключен ко входу интегратора, подключенного своим выходом через нуль-орган к псрвому упраьляющсму входу селектора, второй вход которого подключен 1 с выходу генератора образцовой частоты, а второй управляющий вход соединен с одним из выходов блока управления, который двумя другими выходами подключен к управляющему входу коммутирующего ключа и цифрового отсчетного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены второй термостат, многополюсный переключатель и реверспвный счетчик, соединенный информационными выходами со входами цифрового отсчетного блока, а суммирующим н вычитающим входами - с соответствующими выходами селектора, причем свободные концы термоэлектрического термометра подключены ко входу многополюсного переключателя, выход которого подключен и общей шине и второму входу коммутирующего ключа, при этом управляющий вход многополюсного переключателя соединен с дополнительным выходом блока управления. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство ССС 1 э627350, кл, Ст 01 К 7/02, 23.05,77.2. Семенов В. Ф. Цифровой термометр с линейной шкалой, Труды МЭИ, вып. 254, 195, с. 134 - (прототип).