Устройство для измерения температуры

Изобретение относится к температурным измерениям, а точнее к устройствам для измерения нестационарных температур, и может применятьсяв различных информационно-измерительных системах автоматического регулирования, где требуется производитьизмерения температуры с минимальными динамическими погрешностями ипри большом уровне помех.Широко известны устройства для 10измерения температуры, в которыхкоррекция инерционности термопреобразователя осуществляется путемвключения между термопреобраэователем и регистрирующим устройством 15активной корректирующей цепи Г 1 3.Недостатком таких устройств является недопустимо большой уровеньшумов на выходе при параметрах корректирующей цепи, соответствующихполной компенсации инерционноститермопреобразователя, Введение вустройство корректирующей цепи расширяет полосу пропускания всегоустройства, что и является причинойвозрастания уровня шумов на выходеустройства. Особенно наглядно этот,недостаток проявляется при работес.большим уровнем помех: при измерениях температур в электрообогреваемых переменным током установках, измерении температуры токоведущихчастей и других измерениях,Уровень помехи на выходе устройства может быть снижен путем использования помехозащищенных измерителей напряжения, например интегрирующих вольтметров или запоминающихконденсаторов 23.Однако при этом снижается быстродействие устройства, так как напряжение на выходе такого измерителябудет меняться дискретным образомчерез интервал времени равный времени интегрирования, который дляэффективного подавления помехи должен быть в несколько раз большепериода помехи.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные термоэлектрический преобразователь, корректирующий блок иусилитель, В этом устройстве снижение уровня шумов на выходе устройства достигается путем включения в.цепь обратной связи усилителя конденсатора 32.Включение конденсатора в цепьобратной связи усилителя позволяетпонизить уровень шумов, но при этом 60уменьшается полоса пропускания иотсутствует полная компенсацияинерционности термопреобраЗователя,что ведет к снижению точности изме,рения нестационарных температур. . 65 Цель изобретения - повышение точ. ности измерения путем уменьшения уровня шумов на выходе устройства, при обеспечении компенсации инерционности термопреобразователя,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные термоэлектрический преобразователь, корректирующий блок и усилитель, введены и-канальный коммутатор, и-формирователей, блок управления и и усредняющих блоков, каждый из которых состоит из последовательно соединенных интегратора и аналогового запоминающего устройства, выход которого через резистор обратной связи соединен с входом интегратора, при этом входы всех интеграторов соединеныс выходом усилителя, выходы аналоговых запоминающих устройств подключены к соответствующим входам и-канального коммутатора, а их управляющие входы соединены с выходами блока управления и через формирователи подключены к управляющим входам и-канального коммутатора.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устро 9 ство содержит термоэлектрический преобразователь 1, корректирующий блок 2, усилитель 3, и усредняющих блоков 4 (показано два блока), каждый из которых состоит из интегратора 5 и аналогового запо. минающего устройства на основе ключа б, запоминающего конденсатора 7, повторителя 8 напряжения и резистора 9 обратной. связи, блок 10 управ-ления, и-канальный аналоговый коммутатор 11, формирователи 11 и 12.Устройство работает следующим образом.При изменении температуры сигнална выходе термоэлектрического преобразователя будет изменяться с некоторым запаздыванием по отношению к изменению температуры. Сигнал же на выходе усилителя при полной компенсации инерционности термопреобразователя, т.е. когда постоянные времени термопреобразователя и корректирующего блока равны, будет изменяться по закону, близкому к закону изменения температуры. При воздействии на термоэлектрический преобразователь периодической помехи (в основном это помехи следующие счастотой питающей сети и ее гармониками) при полной компенсации инерционности термопреобразователя ее амплитуда на выходе усилителя 3 возрастет, т.е. ухудшится отношение сигнал/шум, что ведет к снижению точности измерения. Для повышения точности измерения сигнал с выхода усилителя подается на усредняющиеблоки 4, которые работают следующим образом. Блок управления синхронно с частотой сетевого питания формирует и последовательностей коротких импульсов следующих с периодом . Т, = юТ , где ш = 1,2ф Т - пепи ф ф ф и рйод сетевого напряжения Причем импульсы в каждой последовательности сдвинуты. относительно импульсов в другой последовательности на интервал времени Т /и. Эти импульсы поступают йа ключи 6 усредняющих блоков и на входы формирователей 12 и 13. Длительность импульса выбирается достаточной для заряда запоминающего конденсатора 7 до напряжения присутствующего .на выходе :интегратора 5. Однако это время пренебрежимо мало по сравнению с периодом следования импульсов управ ления Т. Интегратор 5 производит интегрирование входного сигнала и в момент прихода управляющего импульса напряжение с его выхода запоминается конденсатором 7. Постоянная времени интегратора выбирается кратной периоду помехи, при этом время установления нового значения выходного напряжения усредняющего блока не превышает одного цикла работы, т.е. Т. При выборе ,постоянной времени интегрирования, кратной периоду помехи, синусоидальная помеха, наложенная на входной сигнал, не влияет на среднее значение напряжения на выходе усилителя, так как среднее значение напряжения помехи равно нулю. Так как,пос ледовательности импульсов, поступающих наключи запоминающих устройств, сдвинуты на интервал времени Т/и, то интервалы времени ин,тегрйрования каждого интеграторатакже сдвинуты относительно интервала времени другого интеграторана время Т/и. Аналоговый п-каналь-.ный комкутатор 11 по командам, поступающим от блока управления черезфорьярователи 12 и 13, .подключа ет на выход всего устройства выходименно того усредняющего блока,на выходе которого присутствуетпоследний по времени формированияинтегрировайный сигнал. Поэтому 15 изменеиие сигналаиа выходе .устройства происходит через интервал времени Т, /и.Динамическая погрешность устройства, которую ьюжно определить как 2 О разность между установивадюмся значением выходного напряжения и фактическим его изменением уменьшается с увеличением числа параллельновключенных усредняющих блоков.25Таким образом, повышение тОчностн измерения в предлагаемом устройстве происходит за счет аффективного: подавления помех и шумов наЗО выходе устройства, что достигаетсявведением в устройство несколькихусредняющих блоков и соответствующим выбором режима их работы. Ь зто.в свою очередь, позволяет применить корректирующие блоки с параметрами, обеспечивающими полную компенсацию инерционности термопреобразователя.1076771 Составитель В. Куликоведактор Н. Руднева Техред Т,Фанта Корректор А. Тяск дписно Р 5 лиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная аказ 733/39 Тираж ВНИЕПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москве, Ж, Ра