Устройство для измерения температуры

.Гь; - ,;,коммутащий аналь 15, прие-код,к 21 уп лбл ого резис силител атора 1 овых с вяз зво ва ов НИЯ ТЕИПЕ -ционные меобщего шумсобственнвнешние п ой тся к етения - повыя. Устройство реобразователь тавляющи4. 2 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРФ 767565, кл. С 01 К 7/30, 1972,Авторское свидетельство СССРВ 966506, кл. С 01 К 7/30, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗРАТУРЫ(57) Изобретение отностермометрии. Цель изобшение точности измеренсодержит термошумовой ор 7, усилитель 12, усредого-цифровой преобразоваеобразователь 18 сопротивключ 19, регистратор 20 и авления. Введение образцоора 2, переключателя 3, 3, перемножителя 14, сумделителя .17 и образование й между элементами устройяют при обработке обЩего гнала применять коммутаодики, что исключает из вого сигнала составляющие о шума усилителей 12 и 13, ехи, мультипликативные сона выходе перемножителя Я9512полнительный пеоеключатель 24 - срезистором 25. Второй зажим резистора 25 соединен с инвертирующим входом усилителя 12 и точкой соединенйярезисторов 22 и 23. Управление ключами 8 и 9 осуществляется с помощьюблока 21 управления.Шумовой термометр работает следующим образом.Измерение температуры осуществляется за четыре цикла двухтактного интегрирования усредняющего АЦП, Вовремя первого цикла при первом тактеинтегрирования контакт 4 переключателя соединен с контактом 6, ключи 9 и11 коммутатора замкнуты, а ключи 8,10 и 19 разомкнуты, При этом напряжение на выходе усредняющего АЦП 15(и + п)г. где Ц, =Г 4 К ЕК,напряжение тепловых шумов термошумового пре-образователя 1;напряжение помехи, включающеев себя собственные шумы усилителей, дрейфнапряжения смешения перемножающего устройства и суммарный сигнал, возникающий на выходе перемножающего устройства в результате перемножения его внутренних помех; К - результирующийкоэффициент передачи обоихусилителеи иперемножающегоустройства;7 - постоянная вре 1мени первоготакта интегрирования; 1 1362Изобретение относится к температурным измерениям, а именна к шумовой термометрии.Целью изобретения является повыше 5ние точности измерения путем уменьшения аддитивных, мультипликативныхи нелинейных составляющих погрешности измерения.На Фиг. 1 приведена блок-схема 10шумового термометра; на фиг. 2 - схема включения входного усилителя.Шумовой термометр содержит термошумовой преобразователь 1, образцовый резистор 2, находящийся при известной температуре, переключатель 3,имеющий неподвижные контакты 4 и 5 иподвижный контакт 6, коммутатор 7,включающий ключи-контакты 8-1 1, дваусилителя 12 и 13, перемножитель 14,усредняющий аналого-цифровой преобразователь 15, сумматор 16, делитель17, преобразователь 18 сопротивлениекод, ключ 19, регистратор 20 и блок21 управления. 25КЙТермошумовой преобразователь 1через ключ 19 соединен с преобразователем 18 сопротивление-код, выход которого подсоединен к входу делителя17, Термошумовой преобразователь 1 30также соединен с переключателем 3,:к которому подключен образцовый резистор 2, Входы входных усилителей1.2 и 13 через коммутатор 7 соединены с переключателем 3 а Выходы усилителей соединены с перемножителем14, выход которого соединен с последовательно соединенными усредняющиманалого-циФровым преобразователем 15двухтактного интегрирования, сумматором 16, делителем 17 и регистратором 20, Выходы блока 21 управлениясоединены с соответствующими управляющими входами переключателя 3, коммутатора 7, усредняющего аналого-циф Врового преобразователя 15 и сумматора 16.Вход коммутатора 7 подсоединен кпервым неподвижным контактам ключей8 и 9, вторые неподвижные контактыкоторых подключены к общей шине.Подвижный контакт ключа 8 соединен снеинвертирующим входом операционногоусилителя 12, а подвижный контакт 9через резистор 22 соединен с резисто Вром 23 и инвертирующим входом операционного усилителя 12, Второй зажимрезистора 23 соединен с выходом операционного усилителя 12 и через доз 13629514- время первого ром такте замкнуты контакты 5-6 итакта интегриро- ключи 8 и 10, а разомкнуть; ключи 9,вания. 11 и 19. На выходе АЦП 15 формируетПри втором такте интегрирования5ся число-импульсный код интервала контакт 6 переключателя соединяется временис контактом 5, ключи 8 и 11 коммута- - 2 2цп - цш тора замкнуты, а ключи 9 и 10 разомк- й2 З ( ц 2 нуты, ключ 19 разомкнут. На входП О АЦП 15 при этом подается напряжение 10(6) В четвертом цикле в первом такте замкнуты контакты 4-6 и ключи 8 и 10, разомкнуты ключи 9, 11 и 19. Во втором такте разомкнуты контакты 5-6 и ключи 9, 10 и 19, а разомкнуты ключи 8 и 11. На выходе АЦП 15 формируется код ц 1 ( о цп) (цо и)(7) При суммировании кодов интервалов в сумматоре 16 получим результирующий код, соответствующий следующему интервалу времени;= 0 При Учитывая малость значений Ц, а- 2 -стем более Ци Цпо сравнению созначениями О, и О выражениеможно записать в виде- ц,)=0,30(3) ц =(ц + ц ) + (О 1 -г - г Ог Цш = АЦц о где 1 г, - время второго такта интегрирования в первом цикле. На выходе АЦП 15 двухтактного интегрирования формируется число-импульсный код интервала времени 1 г определяемый- из (1)- 4 В первом такте третьего цикла замкнуты контакты 4-6 и ключи 9 и 11,а ключи 8, 11 и 19 разомкнуты. Во втогде ц - напряжение тепловых шумовобразцового резистора 2. Учитывая известное соотношение, характеризующеебаланс напряжений на выходе АЦП 15интегратора, результирующее напряжение на его выходе изменяется по закону 20(ц. + ц,)г 1 р: р (4) 40окоторый затем поступает на сумматор 16,Во втором цикле в первом тактеконтакт 6 переключателя соединен сконтактом 4, ключи 8 и 11 замкнуты,а ключи 9,10 и 19 разомкнуты, Во втором такте контакт 6 соединен с контактом 5, ключи 9 и 11 замкнуты, аключи 8, 10 и 19 разомкнуты. На выходе АЦП 15 формируется число-импульсный код интервала времени сг второго такта интегрирования(5)щлКод интервала времени с с выхода сумматора 16 поступает на делитель 17, куда же поступает код с выхода преобразователя 18 сопротивление-код, пропорциональный значению сопротивления термошумового преобразователя 1. Код на выходе делителя 17АО ш А 41 сТ ВЕКВх К кт т Агде С = -- 4 К лЕ - константа опМУределяемая приградуировкетермометра.Код И, пропорциональныи измеряемой температуре Т , фиксируется ре-гистратором 20, После фиксации регистратором результата измерения,процесс измерения повторяется с первого цикла двухтактного интегрирования,Схема усилителя с коммутационныминвертированием усиленного сигналаработает следующим образом. При инКв- У1вхг 4 где К 4 и К в - сопротивление ре 10 зисторов 22 и 23,При неинвертирующем включении к входу подключается подвижный контакт 8, а подвижный контакт 9 подключается к земляной шине. Поскольку при таком включении коэффициент усиления К 23 + К 24К 20 больше, нежели при описанном ранее инвертирующем включении, то параллельно резистору 23 включается резистор 25, для обеспечения равенства К и К в , т.е. 25 К 23 11 К 2 + К 24 КЯэ 2424 При этом эквивалентные сопротивления по обоим входам операционного .усилителя 12 практически не изменяются, что не обуславливает изменения шумовых свойств усилителя при инвертирующем включении,Применение коммутационной методи 35 ки при обработке общего шумового сигнала позволяет повысить точность измерения путем исключения из общего шумового сигнала составляющих собственного шума входных усилителей,внеш 5136295 вертирующем усилении ключ 24 разомкнут, подвижный контакт 8 соединен с земляной шиной, а подвижный контакт 9 подключен к входу усилителя 12При .этом выходное напряжение5 них помех, мультипликативных составляющих на выходе перемножителя.Фо р м у л а и з о б р е т е н и яУстройство для измерения температуры, содержащее термошумовой преобразователь, выполненный в виде резистора, подключенный через ключ к преобразователю сопротивление-код, первый усилитель, усредняющий аналогоцифровой преобразователь, коммутатор, регистратор, блок управления, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения аддитивных, мультипликативных и нелинейных составляющих погрешности измерения, в него введены второй усилитель, сумматор, делитель, перемножитель, образцовый резистор и переключатель, входы которого соединены с образцовым резистором и термошумовым преобразователем, а выходы подключены к коммутатору, выходы которого соединены с инвертирующими входами первого и второго усилителей, выходы усилителей подключены к входам перемножителя, а выход перемножителя через усредняющий аналого-цифровой преобразователь и сумматор подключен к первому входу делителя, второй вход которого соединен с выходом преобразователя сопротивление-код, а выход подключен к регистратору, причем управляющие входы переключателя, коммутатора, усредняющего,аналого-цифрового преобразователя и сумматора подсоединены к соответствующим выходам блока управления.Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная НИИПИ Заказ 6390/2 аж 776 Подписно