Устройство для измерения температуры

)С 01 К ГОСУДАРСПО ДЕЛ ИСАНИ БР ВИДЕТЕЛЬСТ ОРС ора и блока корре и ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство ССС569876, кл. С 01 К 7/02, 15/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССР Ф 771485, кл. С 01 К 7/02, 1978 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ . ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термоэлектрический термопреобразователь со встроенным калибратором, сумматор, входы которого соответственно соединены с выходами термоэлектриче кого преобразователя и блока коррек ции, коммутатор, входы которого соединены с выходами сумматора и источника стандартного сигнала, а выход подключен к цифровому вольт метру двухтактного интегрирования, выход которого соепинен с блоком коррекции, счетчик стробов, входкоторого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выходподключен к первому входу первогологического элемента И, выход которого подключен к входу счетчикасовпадений, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения помехозащищенности и упрощения устройства, в него введены второй логическийэлемент И и счетчик запуска, входкоторого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выходподключен к запускающему входу цифрового вольтметра, выход конца измерений которого соединен с вторымвходом первого логического элемента И и первым входом второго логического элемента И, второй входкоторого соединен с инверсным выходом.счетчика стробов, а выход подключен к управляющим входам счетчикастробов и счетчика совпадений, выходкоторого подключен к управляющим1 115Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для построения средствизмерения температуры повышеннойточности, в которых осуществляетсяавтоматическая поверка измерительного канала совместно с термоэлектрическим преобразователем (Тп),Известно устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразовательсо встроенным калибратором и блоккоррекции, выходы которых подклю"чены к сумматору, коммутатор, входыкоторого соединены с выходами блока 1 Юуправления и сумматора, а выходы подключены к входам измерительного прибора и бЛока сравнения,. подключенного вторым входом к выходу источника стандартного сигнала, а выходом - к входу блока коррекции 3 1.Однако это устройство ие обладает требуемой точностью.измеренияиз-за погрешности, обусловленной схемой дифференцирования сигнала термоэлектрического преобразователя, входящей в состав блока управления приопределении момента калибрования.Это обусловлено тем, что порог чувствительности схемы. дифференцирова- З 6ния, даже при применении лучшихобразцов отечественных операцион-.ных усилителей недостаточен. В реальных калибраторах скорОсть изменения температуры перед плавлениемреперного материала калибраторапостепенно уменьшается, поэтомудаже при малом значении производ"ной выходного сигнала ГИ темнература его рабочего спая может весьма существенно (на несколько градусов) отличаться от температурыФазового перехода реперного материала калибратора.Наиболее близким к изобретению 45по технической сущности являетсяустройство для измеренйя температуры, содержащее термоэлектрический термопреобразователь со встроен-,ным калибратором, сумматор, входы Якоторого соответственно соединеныс выходами термоэлектрического преобразователя и блока коррекции,коммутатор, входы которого соединены с выходами сумматора и источника стандартного сигнала, а выходподключен к цифровому вольтметрудвухтактного интегрирования, выход 552 2которого соединен с блоком коррекции, счетчик стробов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первому входу первого логического элемента И, выход которого подключен к входу счетчика совпадений, а также блок управления, переключатель, триггер, два формирователя импульсов и блок запрета 21.В известном устройстве в момент идентификацйй фазового перехода реперного материала цифровой вольтметр работает в режиме времяимпульсного преобразования, что существенно снижает его помехозащищенность и в случае воздействия интенсивных помех ведет к снижению точности измерения, Кроме. того,конструкция этого устройства достаточно сложна.Цель изобретения " повышение помехозащищенности и упрощение устройства.. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термопреобразователь со встроенным калибратором, сумматор,. входы которого соответственно соеди" цены с выходами термоэлектрического преобразователя и блока коррекции, коммутатор, входы которого соединены с выходами сумматора и источника стандартного сигнала, а выход подключенк цифровому вольтметру двухтактного интегрирования, выход кОторого соединен с блоком коррекции, счетчик стробов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первому входу первого логического элемента И, выход которого подключен ко входу счетчика совпадений, в него введены второй логический элемент И и счетчик запуска, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к запускающему входу цифрового вольтметра, выход конца измерений которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, и первым входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом счетчика стробов, а выход подключен к управляющим входам счетчика стробов и счетчика совпадений, выход1154которого подключен к управляющим входам коммутатора и блока коррекцииНа чертеже приведека блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит ТП 1 со встроенным калибратором, сумматор 2, блок 3 коррекции, источник 4 стандартного сигнала, коммутатор 5,. цифровой вольтметр б двухтактного интег рирования, генератор 7 тактовых импульсов,. счетчик 8 запуска, логические элементы И 9 и 10, счетчик. 11 стробов и счетчик 12 совпадений.Устройство работает следующим образом.В режиме "Калибрование" оператор переводит объект в режим постоянного нагрева или охлаждения. Запуск цифрового вольтметра б производится импульсами с постоянным периодом следования, формируемыми путем заполнения счетчика 8 запуска импульсами генератора 7 тактовых импульсов с кварцевой стабилизацией частоты Импульсы с выхода генератора 7 тактовых импульсов одновременно поступают на счетчик 11 стробов, идентичный счетчику 8 запуска. Сигнал "Конец измерения" цифрового вольтметра б поступает на выходы логических элементов И 9 и 10. На второй вход логического элемента И 9 подается импульс счетчика 11 стробов, а на второй вход логического элемента 10 - инверсный импульс счетчика 11 стробов На выходе логического элемента И 9 Формируется импульс при совпадении импульсов, поступающих с цифрового вольтметра б и счетчика стробов 11, а на выходе логического элемента, И 10 " при нх несовпадении.В цифровом вольтметре двухтактного интегрирования длительность цикла преобразования (сумма длительностей первого и второго тактов преобразования) пропорциональна преобразуемому напряжению и соответствует измеряемой температуре.При изменении термо-ЭДС, ТП 1 сдвиг фазы поступления импульсов "Конец измерения" цифрового вольтметра б относительно его запуска изменяется, что приводит к несовпадению выходных импульсов цифрового вольтметра б и счетчика стробов 11. При этом срабатывает логический элемент И 10 и счетчики стробов 11 552 4и совпадений 12 сбрасываются. Описанный процесс циклически повторяется под воздействием генератора 7 тактовых импульсов. При постоянстве термо-ЭДС ТП Фаза импульса "Конец измерения" цифрового вольтметра б .относительно запуска не меняется, импульсы с выходов цифрового вольтметра б и счетчика 11 стробов совпадают и на счетчик 12 совпаденийФ через логический элемент И 9 поступают импульсы. Если термо-ЭДС ТП 1 постоянна в течение длительного времени,. что свидетельствует о наступлении фазового перехода реперного материала, происходит срабатывание счетчика 12 совпадений и с его выхода снимается импульс "Формирование поправки", поступающий на управляющий вход комчутатора 5 н блок 3 коррекции. При этом навстречу сигналу ТП 1 подключается источник 4 стандартного сигнала с напряжением, соответствующим термо-ЗДС ТП при температуре, соответствующей фазовому переходу репер- ного материала калибратора. Под воздействием выходного кода цифрового вольтметра 6 блоком 3 коррекции Формируется значение поправки,На этом процесс калибрования заканчивается. В режиме "Измерение" выходной сигнал блока 3 коррекции постоянно складывается с сигналом ТП 1, чем достигается коррекцияего погрешности, линии связи, устройства линеаризации градуировочныххарактеристик ТП 1 и схемы компенсации температуры свободных концов(не показаны), а также аддитивнойсоставляющей погрешности цифровоговольтметра б. Схема идентификацииФазового перехода реперного материала (счетчик стробов 11, логическиесхемы И 9 и 10 и счетчик 12 совпадений) в режиме "Измерение" отключается (возможно отключение их питания). При необходимости работы в режиме дистанционного запуска также отключается генератор 7 тактовых импульсов и счетчик 8 запуска.устройство может быть реализовано на базе микросхем. В качестве источника 4 стандартного сигналаможет быть использован высококачественный стабилизатор с резистивным делителем на выходе.1154552 Составитель В. КуликовТехред С,йовжий Корректор И. Эрдейи Редактор А, Козориз Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 2703/35 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Блок 3 коррекции может быть выполнен на базе цифроаналогового преобразователя в интегральном исполнении, например 572 ПА 1. Инструментальная погрешность блока 3 коррекции слабо влияет на суммарную погрешность измерения, так как она является величиной второй степени малости по отношению к измеряемой термо-ЭДС.По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает значительно большей помехозащищенностью. Это связано с тем,. что в режиме "Калибрование" известное устройство превращается в устройство с время- импульсным преобразованием напряжения в фазу импульса (сигнал ТП поступает с выхода усилителя черезключ на вход компаратора). Прнэтом воздействие помехи на компаратор вызывает его несвоевременное 5 срабатывание, а значит и неправильное преобразование сигнала ТП вфазу импульсов;В предлагаемом устройстве импульс"Конец измерения" поступает после 10 окончания второго такта интегрирующего цифрового вольтметра. В связис выбором первого такта, равного(кратного) периоду помехи, онаоказывается существенно подавленной 15 уже в начале второго такта, т.е.приход импульса "Конец измерения"практически не зависит от наличияпомехи.