Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 1 О 9 6 1 ТИ ПИСАНИЕ ИЭОВРЕтЕн АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВ(71) Львовский онический институ рдена Ленина политехт им. Ленинского идетельство СС 7/16, 1980. тельство СССР 7/16, 1980 ИЯваые кзоваонныйкогогоавляГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ по делАм изоБРетений и комсомола(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последотельно, соединенные и подключеннстабилизатору тока термопреобратель сопротивления и компенсацирезистор, потенциальные выводыторых соединены с входами первоблока преобразования, включающезапоминающие конденсаторы и упр емые ключи, второй блок преобразования, первый вход которого соединен срезистором, а выход подключен к выходу первого блока преобразования ичерез усилитель переменного тока -к входу фазочувствительного выпрямителя, генератор, выходы которого соединены с управляющими входами фазочувствительного выпрямителя и входами управления ключами блоков преобразования, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повыщения точностиизмерения температуры при одновременном упрощении устройства, в него введены дополнительный резистор и функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, а выходсоединен с вторым входом блока преобразования, первый вход которогочерез дополнительный резистор подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя.10991Изобретение относится к температурным измерениям и предназначено для точного измерения температур термопреобразователями сопротивления с нелинейной характеристикой преобра 5 зования.Известно устройство для измерения температуры или разности температур, содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору 1 О тока термопреобразователи сопротивления и реохорд, потенциальные выводы которых соединены с входом блока преобразования, включающего управляемые ключи и запоминающие конденсаторы, выходы которого вместе с выходами второго блока преобразователя через усилитель и Фазочувствительныйусилитель подключены к реверсивному двигателю, вал которого жестко связан с реохордом, выводы которого соединены с входами второго блока преобразования1 3.Недостатком устройства является низкая точность измерения при исполь зовании термопреобразователей сопротивления с нелинейными характеристиками.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразователь сопротивления и компенсационный резистор, потенциальные выводы которых соединены с входами первого блока преобразования, включающего запоминающие конденсаторы и управляемые ключи, второй блок преобразования, первый вход которого соединен с резистором, а выход подключен к выходу первого блока преобразования и через усилитель переменного тока - к входу фазочувст 45 вительного выпрямителя генератор, выхоцы которого соединены с управляющими входами Фаэочувствительного выпрямителя и входами управления ключами блоков преобразования, а также дополнительный преобразователь с реохордом2 3. Недостатками устройства являются низкая точность измерения температуры при работе с термопреобразователя 55 ми, имеющими характеристику преобразования отличную от квадратичной, а также сложность устройства и низкая 11 2надежность, вызванная наличием механических узлов.Целью изобретения является повышение точности измерения температурыпри одновременном упрощении устройства,Поставленная цель достигается тем,что в устройство 7 ля измерения температуры, содержащее последовательносоединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразовательсопротивления и компенсационный резистор, потенциальные выводы которыхсоединены с входами первого блокапреобразования, включающего запоминающие конденсаторы и управляемыеключи, второй блок преобразования,первый вход которого соединен с резистором, а выход подключен к выходупервого блока преобразования и черезусилитель перменного тока - к входуФазочувствительного выпрямителя, генератор, выходы которого соединены1с управляющими входами Фаэочувствительного выпрямителя и входами управления ключами блоков преобразования, введены дополнительный резистори Функциональный преобразователь,вход которого подключен к выходуфазочувствительного выпрямителя, авыход соединен с вторым входом блока преобразования, первый вход которого через дополнительный резисторподключен к выходу Фаэочувствительного выпрямителя.На Фиг, 1 представлена блок-схемаустройстваф на фиг. 2 - схема блокапреобразования.Устройство содержит термопреобраэователь 1 сопротивления, компенсационный резистор 2, стабилизатор 3тока, два блока 4 и 5 преобразования, усилитель б переменного тока,Фазочувствительный выпрямительрезистор 8, дополнительный резистор9, Функциональный преобразователь 10и генератор 11 прямоугольных импульсов с двумя парафазными выходами.Каждый блок 4 и 5 преобразования(фиг. 2) содержит четыре пары управляемых ключей 12-19, между общимиточками которых включены запоминающиеемкости 20 и 21.На раздельные входы блока - ключи 12 и 14, 16 и 18, подаются инФормационные сигналы. Выходы ключей 15 и 19 соединены между собой,а выходы ключей 13 и 17 являютсявыходом блока. Входы управления клюРЭ у ВЫУ У05="вых рв+п "10 к оЗ - ток стабилизаторатока 3;Я(1) и 8 2 - сопротивления термопреобразователя сопротивления 1 и резистора 2;0 - выходное напряжениеВыхустройства,О - выходное напряжение1 офункционального преобразователя 10,где 25 30 Р 9+Р 8 35К= в- коэффициент преобраР 9зования устройства,Блоки 4 и 5 работают в противофазе, т,е, на вход усилителя 6 по очереди поступают прямоугольные импуль сы с амплитудами, соответственно равными 04 и 05 . Переменная составляющая этой последовательности, равная разности амплитуд 04 и 05, усиливается усилителем переменного тока 6, детектируется фазочувствительным выпрямителем 7 и через выходной делитель обратной связи подается на один из входов блока 5 преобразования. На входе усилителя 6 с точностью до напряжения статизма, определяемого коэффициентами усиления усилителя би фазочувствительного выпрямителя 7, обеспечивается равенствоо =о (2) из которого с учетом выражения (1) следует,=, РИ 1-г 3 ц (3) 3 10991чей 12,14, 16, 18 подключены к одномувыходу генератора 11, а входы управления 13,15,17,19 - к другому выходугенератора.Схема блока преобразования работа 5ет следующим образом,В первый полупериод напряжениягенератора 11 ключи 12,14,16,18 открыты, а ключи 13,15,17,19 закрыты ина конденсаторах 20 и 21 запоминаются входные напряжения, Во второй по-.лупериод ключи 12,14,16,18 запирают"ся, а ключи 13, 15, 17, 19 открываютсяи к выходным зажимам последовательноподключаются конденсаторы. Выходноенапряжение блока при этом равно разности входных напряжений,Выходные напряжения блоков 4 и 5соответственно равны: 1 4Зависимость сопротивления термопреобразователя 1 от температуры можно представить в видеЕ(1= Р К А 1 (Ч где Ко - начальное сопротивлениетермопреобразователя,А - постоянный коэффициент;Е - функция нелинейности характеристики термопреобразователя.Так как напряжение на выходе функционального преобразователя 10 определяется выходным сигналом устройства:и однозначно связано с измеряемой температурой, то подбирая функцию преобразования преобразователя10 такой, чтобы она во всем диапазоне измеряемых температур с обратнымзнаком совпадала с функцией нелинейности характеристики термопреобразователя1 овых( 1получим при Р= Р 2;О: КЗ РА 1вых.т.е. выходной сигнал устройства будет линейным образом зависеть от температуры.Для большинства реальных датчиковмаксимальное значение функции нелинейности значительно меньше 1, т.е.ЕИ) о, 1, поэтому к погрешностипреобразователя 10 не предъявляютсявысокие требования.Требуемая погрешность преобразователя 10 определяется неравенствомфАопсфв 1 Е( 1100 Ж (6)максгде со - допустимая погрешностьлинеариэации всего устройства.Напри ер, при Одоп= 0,1 Ж иЕ о, = 17 погрешность преобразователя 10 должна быть меньшесГ 4103,а при (Е И) лдкс= 57 -сРо 623Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается высокая точность ли"неаризации нелинейности характеристикидатчика путем применения достаточногрубого, а следовательно, простогои дешевого функционального преобразователя, который может быть практически реализован, например на базедиодных кусочно-линейных функциональ"ных преобразователей.Наличие функционального преобразователя в предлагаемом устройствевыгодно отличает его от известного,1099111 ЬИ ЮЛЯ оставитель ВКуликоехред С.Мигунова Корректор О, Тиг Редактор С. Патрушев Тираж 823 Под ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 4342 29 писно П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Филиал так как позволяет повысить точностьизмерения в области измерения низкихи высоких температур, где нелинейность термопреобразователей весьмазначительна, а также упростить устройство,