Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 К 7(02 ОПИСАНИ ЕТЕНИ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕП(54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термоэлектрический преобразователь, подключенный к входу измерителя напряжения через п-выходных резисторов формирователей корректирующих. напряжений, включающих в себя последовательно соединенные источники постоянного напряжения и резисторы, источник стабилизированногонапряжения,ЯО 1075087 А отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры и надежности устройства, в него введены дополнительные источники постоянного напряжения, вентильные элементы, фоторезисторы и два источника оптического излучения, первый из которых непосредственно, а второй через источник стабилизированного напряжения подключены к входу измерителя напряжения, при этом выводы каждого выходного резистора формирователя корректирующего напряжения через соответствующие дополнительный источник постоянного напряжения и вентильный элемент подключены к соответствующим параллельно включенным первом и второму фоторезисторам и последовательно соединенным третьему фоторезистору, источнику постоянного на- в пряжения и резистору, причем первые фотореаггеторкг каждого формирователя коррек. Я тирующего напряжения оптически связаны с вторым источником оптического излучения, а вторые и третьи фоторезисторы - с первым источником оптического излучения.1Изобретение относится к контактным измерениям температуры с использованием первичных измерительных преобразователей с нелинейной зависимостью выходного сигнала от измеряемого параметра,Известно устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, дополнительный источник стабилизированного питания, автоматический потенциометр, компенсационный реохорд, движок которого механически связан с движком реохорда потенциометра, а выводы соединены с первым выводом термоэлектрического преобразователя, второй вывод которого соединен с входами цифрового вольтметра и автоматического потенциометра 11,Недостатком устройства является низкая точность измерения температуры.Известно устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, автоматический компенсатор постоянного тока, источники постоянного напряжения, реохорды, сумматор, схемы сравнения, формирователи корректирующих напряжений, каждый из которых состоит из двух пар реохордов 12.Недостатками этого устройства являются низкое быстродействие, и низкая надежность из-за большого количества механических элементов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, подключенный к входу измерителя напряжения через и выходных резисторов формирователей корректирующих напряжений, включающих в себя последовательно соединенные источники постоянного напряжения и резисторы, источник стабилизированного напряжения, а также реохорды, движки которых механически связаны с движком автоматического компенсатора 3.Собственные погрешности автоматического компенсатора и его большая постоянная времени ограничивают точность и быстродействие устройства, а использование в устройстве большого количества реохордов и механических связей существенно снижает надежность устройства.Целью изобретения является повышение точности измерения температуры и надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, подключенный к входу измерителя напряжения через п-выходных резисторов формирователей корректирующих напряжений, включающих в себя последовательно соединенные источники постоянного напряжения и резисторы, источник стабилизированного напряжения, введены допол 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нительные источники постоянного напряжения, вентильные элементы, фоторезисторы и два источника оптического излучения, первый из которых непосредственно, а второй через источник стабилизированного напряжения подключены к входу измерителя напряжения, при этом выводы каждого выходного резистора формирователя корректирующего напряжения через соответствующие дополнительный источник постоянного напряжения и вентильный элемент подключены к соответствующим параллельно включенным первому и второму фоторезисторам и последовательно соединенным третьему фоторезистору, источнику постоянного напряжения и резистору, причем первые фото- резисторы каждого формирователя корректирующего напряжения оптически связаны с вторым источником оптического излучения, а вторые и третьи фоторезисторы - с первым источником оптического излучения,На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - графики, поясняющие процесс формирования корректирующего напряжения.Устройство содержит термоэлектрический преобразователь , измеритель 2 напряжения, например, цифровой вольтметр, или аналого-цифровой преобразователь, источник стабилизированного напряжения 3, и формирователей корректирующего напряжения (на схеме пунктиром показано три формирователя), каждый из которых содержит выходной резистор 4, дополнительный источник 5 постоянного напряжения, вентильный элемент 6, например диод, первый 7, второй 8 и третий 9 фоторезисторы, резистор 10, источник 11 постоянного напряжения, первый 12 и второй 13 источники оптического излучения, в качестве которых могут быть использованы, например, накальные источники излучения или полупроводниковые.Устройство работает следующим образом,Измерительный сигнал - термо- ЭДС Е (1) термоэлектрического преобразователя 1, нелинейно зависящая от температуры (фиг. 2, а.), на входном сопротивлении измерителя напряжения суммируется с выходными напряжениями всех п формирователей корректирующих напряжений Б , (1(1). Поскольку зависимость Е(1) отличается от линейной 1 л (1) на величину погрешности линейности ЛБА(1) (фиг. 2 а, б), для коррекции этой нелинейности с измерительным сигналом Е(1) должно быть просуммировано корректирующее напряжение, равное по абсолютной величине и противоположное по знаку погрешности Л 1.)д), В случае строгого выполнения этого требования остаточная погрешность линейности после такой коррекции равна нулю. Идеальная кривая корректирующего напряжения - ЛБ 1(1) показана на фиг. 2 б.Для формирования реального коррекгирующего напряжения с заданной точностью, аппроксимирующего указанную идеальную кривую, в устройстве использована цепочка из п формирователей корректирующего напряжения, сумма выходных напряжений которых позволяет с высокой точностью аппроксимировать зависимость М.1 лВыходное напряжение первого формирователя корректирующего напряжения Ц (1), 1 просуммированное с выходным сигналом Е (1), снижает погрешность линейности Н 3 л(1) до весьма малых значений вблизи границ рабочего диапазона (кривая ЬЦ (1) на фиг. 2 Ь). Однако в средней части рабочего диапазона погрешность ЛЦ) имеет сравнительно большие значения. Поэтому выходное напряжение второго формирователя корректирующего напряжения 11 (1) в двух точках в средней части рабочего диапазона равно погрешности ЬЦ (т), взятой 20 с обратным знаком (кривая1(1) на фиг. 2 Ь). Благодаря этому остаточная погрешность Ь 1(1) после коррекции выходными напряжениями первого и второго формирователей .корректирующего напряжения становится равной нулю уже при шести значениях температуры в пределах рабочего диапазона (график А 1 Л(1) на фиг. 2 г).После суммирования выходного напряжения третьего формирователя корректирующего напряжения 1.1(1) с измерительным сигналом и выходными напряжениями предыдущих формирователей корректирующих напряжений Ц (1) и 11.(1) остаточная погрешность становится равной нулю еще при двух значениях температуры. Таким образом, каждый из формирователей корректирующего напряжения, включенных в устройство, обеспечивает равенство нулю остаточной погрешности линейности при двух произвольно выбранных значениях температуры в пределах рабочего диапазона. Изменяя количество формирователей корректирующего напряжения в устройстве можно целенаправленно изменять его метрологические характеристики, повышая точность измерения температуры путем увеличения числа формирователей корректирующего напряжения.Напряжение коррекции1 каждого формирователя формируется при помощи фото- резисторов 7,8 и 9, подключенных через резистор 10 к источнику 1 постоянного напряжения, сопротивление которых одновременно меняется при изменении интенсивности излучения оптических источников 12 и 13 излучения. Источник 5 постоянного напряжения и вентильный элемент 6 совместно с выходным резистором 4 выполняют функцию отсекания отрицательных ветвей характеристики зависимости выходного напряжения формирователя корректирующего напряжения от температуры.Режимы работы источников 12 и 3 оптического излучения подобраны таким образом, что в начале температурного диапазона интенсивность излучения источника 12 минимальна, а источник 13 - максимальна. Требуемое значение интенсивности излучения источника 13 устанавливается путем соответствующего подбора величины и полярности напряжения источника 3. С увеличением температуры происходит увеличение напряжения на входе измерителя 2 напряжения, А это ведет к увеличению интенсивности излучения источника 12 и уменьшению интенсивности излучения источника 13. Сопротивление фоторезисторов 8 и 9 при этом уменьшается, а сопротивление фоторезистора 9 увеличивается, что вызывает изменение величины корректирующего напряжения на выходе каждого формирователя по требуемому закону,Наличие в предлагаемом устройстве новых элементов и новых связей между элементами устройства выгодно отличает его от известного, так как это позволяет повысить точность измерения температуры,быстродействие устройства, а также его надежность.ВНИИПИ Гос по делам 13035, Москва Филиал ППП Пат