Устройство для измерения температуры

(5 01 К 7 02 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 9ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1 м.,:)3 НА кий инмола(57) Изобретениекение при точныхтуры с представл ДЛЯ. ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕ- может найти приме- измерениях темперанием результатов в(72) Буй Ван Шанг (ЧИ), Н.чук и .Е.С.Полищук (ЯП).801362956 А 1 цифровом виде. Цель изобретения - повышение точности измерения, Устройство содержит термоэлектрический преобразователь 1, усилитель 2, суммирующий усилитель 3, источник 4 опорного напряжения, переключатели 7, 8, 9, 10 и 11 тактов, интеграторы 13 и 14, преобразователь 15 сопротивления в напряжение с термопреобразователем 16 сопротивления, нуль-орган 17 блок 18 управления, генератор 19 счетных импульсов, ключ 20, счетчик 21 импульсов и блок 22 цифрового отсчета. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяют уменьшить погрешности, обусловленные колебаниями тем 4 Я пературы свободных концов термоэлектрического преобразователя 1. 1 ил.С:11362Изобретение относится к измерениютемпературы и может найти применениепри точных измерениях температуры спредставлением результатов в цифровойФорме.5Целью из обретения явля е тс я повышение точности измерения, путем уменьшения погрешности, обусловленной колебаниями температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства,для измерения температуры, 15Устройство содержит. термоэлектрический преобразователь 1, входнойусилитель 2, суммирующий усилитель 3,источник 4 опорного напряжения, первый резистор 5, второй резистор 6,первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10 и пятый 11 переключатели тактов, конДенсатор 12, первый интегратор 13, второй интегратор 14, преобразователь 15 сопротивления в напряжение с термопреобразователем 16 сопротивления, установленным в местерасположения свободных концов термоэлектрического. преобразователя 17нуль-орган, блок 18 управления, генератор 19 счетных импульсов, ключ20, счетчик 21 импульсов и блок 22циФрового отсчета.Устройство работает следующим образом. По правилу аддитивности показания по температуре термоэлектричес 35ких преобразователей (ТП), имеетсясоотношениеЕ(0,9) = К(Е,В)+Е(О,В), (1)где Е(О, 9 ), Е(0,8) - градуировочные характеристики ТП при температурах рабочих концов 9 и 9 и нулевой температуре свободных концов,Е(В , 9) - термоЭДС ТП при температурах свободных и рабочих концов, 45соответственно равных 8 и В.Функции преобразования ТП с монотонно возрастающей и монотонно убывающей характеристикой соответственно имеют следующие виды: 50+8 т,Е(О,В) =-Е,+ Е,Е " р (2)Е(Оэ 9 х) = +Ео Е й э (3)где Е , Е , Т- коэффициенты преобразования ТП. 55Для наиболее часто встречающихсятипов ТП Е(О, 8 ) имеет видЕ(Оь 9 св) = Ео+ Е у св т, (4)(5)Е(св х) + + Е В первом такте переключатели 7 и8 замкнуты, переключатель 9 разомкнут, переключатель 10 подключен кточке А. За время первого тактазаряжаются конденсаторы С и Сг отнапряжения 1) = -К Р, 1-Всвг и -1)гВ Эосоответственно. При этом выходныенапряжения интеграторов 13 и 14 вконце такта соответственно равныК Е 1 в 7 гП - Б 1" 2-2- (9)и" ао кС Р ФС 1 ц -+ 21 1) С(10) фсвтЕ 1 (6)Если на первый, второй и третий входы суммирующего усилителя 3 соответственно подаются усиленная термо- ЭДС К Е = (6 в, 9), некоторое постоянное напряжение и напряжение, пропорциональное члену Е,1 овт, то можно получить на выходе усилителя 3 напряжение Б = -КК Е 1-", где+ (т КК - коэффициенты усиления усилителей 2 и 3 соответственно.Если термопреобразователь 16 сопротивления (ТС) имеет функцию преобразования видаКб Ео Ео 1где К , К , Тг - коэффициенты преобразования, то после преобразования и вычитания постоянного члена получим напряжение на выходе преобразователя-в, 1 т3 огде К - коэффициент преобразования3преобразователя 15.Устройство работает по четырем тактам преобразования. В первом и втором тактах переключатель 7 подключается к выходу преобразователя 15. В третьем и четвертом тактах - к выходу усилителя 3. В начале процесса преобразования все конденсаторы быпи полностью разряжены, счетчик 21 был установлен в нулевом состоянии.Во втором такте переключатели 7 и 8 разомкнуты, переключатель 9 замкнут, а переключатель 10 подключается к резистору 6 -Кэ. Конденсатор С, разряжается через резистор К , по экспоненциальному закону до напряженияВремя разряда. С, определяется выражениемс = К,С,1 = К,С,1. - - Уин . КэКК Сг.инг - 1)гКСК Сов(11)гКэКоКгСг Осв максПри этом 1 ----- 7 ----- ,ПгК СВ момент равенства выходных напряжений двух интеграторов 13 и 14 происходит разряд конденсаторов С и Сдо нуля.За время г конденсатор Стакжезаряжается от напряжения 0 через резистор К по экспоненциальному зако 3ну. В момент окончания промежуткавремени сг, переключатель 10 подключается к входу усилителя 3. Напряжение на конденсаторе С остается пос 3тоянным и равняется12/Ьс= Пв(1-1 ),Подставляя в последнее выражение значение сг из (11) получаемхэд Й, с1 пРэсэ Ог Р, с1)сэ Пв Ф 1 ) хЙэсэ(12)Для получения на выходе уесилителя3 напряжения У = -К К Е 1 "со/тгласно (5), необходимо подавать наего первый, второй и третий инвертирующие входы соответственно напряжения У =, -КЕ( Осв в х) в П = К(Ео- Ео) - П и ПсэПри этомй с, эЙгсг1)1 =КЕй с О к С4Т =Т-т=(13)г кс,Для получения навыходе,усилителя3 напряжения П = -К К Е 1 х /т со;Егласно (6) при выполнении условия(13) необходимо подавать на первый,второй и третий инвертирующие входысоответственно напряжения+ Ео) и ТЛсзВ третьем такте переключатели 7 и8 замкнуты, переключатель 9 разомкнут, а переключатель 10 подключен ктретьему входу усилителя 3. За время третьего. такта С заряжаются конден 3саторы С и Сг от напряжения5 х /Т= -ККгЕ 1 и -Ь соответственно. При этом выходные напряжения интеграторов 13 и 14 в конце такта соответственно равны 10(15)В четвертом такте переключатели 7и 8 разомкнуты, переключатель 9 замкнут, а переключатель 10 подключен кобщей точке А. Конденсатор Сэ разряжается до нуля. Конденсатор С, разряжается через резистор К по экспонен 1циальному закону до напряжения У г.Время разряда, С определяется вырас = К, С, 1 п=-.",и- = К,С,1 п --- г - г+о 25Т(16) К,КЕКгС ОхмаксПри этом 1 п - ------ ,УгКС Т,Заполнив интервал времени с импульсами частоты Е с генератора 19,количество импульсов, поступившихчерез ключ 20 на вход счетчика 21 импульсов, равно35 Я =Е. =ГКС 1 п- ---- +,дит разряд конденсаторов С, и С до50 нуля. Для обеспечения высокой помехоустойчивости устройства необходимо выбирать длительность первого и третье.го тактов преобразоваыия, равную периоду помех в данном моменте преобразования.Бпок 18 управления предлагаемогоустройства незначительно отличаетсяЪ1362956 Формула изобретения Составитель В.КуликовТехред Л.Сердюкова Корректор 0Кравцова Редактор Ю.Середа Заказ 6390/28 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 от блока управления прототипа, т.е,в его структуре дополнительно введенытриггер для деления частоты переключения переключателей 7 и 8 на два(для управления переключателем 7) инекоторые логические элементы для открывания ключа 20 за время йи управления переключателем 10.1 Предлагаемое устройство позволяет получить линейную зависимость цифровых показаний от измеряемой температуры, повысить точность измерения за счет формирования сигнала коррекции изменения термоЭДС ТП, обусловленного колебанием температуры их свободных концов, обеспечить высокую помехоустойчивость при преобразовании сигналов от ТП и дополнительного ТС.20 Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический 2 Б преобразователь, подключенный к входному усилителю, первый интегратор, вход которого соединен с выходом первого переключателя тактов, а выход соединен с первым входом нуль-органа, 30 второй вход которого подключен к выходу второго интегратора, вход которого через второй переключатель тактов соединен с первым выходом источника опорного напряжения, первый ре 35 зистор, подключенный через третий переключатель тактов к конденсатору пер. вого интегратора, счетчик импульсов, вход которого через ключ соединен с выходом генератора счетных импульсов, 4 О а выход подключен к блоку цифрового отсчета, блок управления, соединенный с управляющими входами всех переключателей тактов и ключа, о т л и -ч а ю щ е. е с я тем, что, с цельюповышения точности измерения, путемуменьшения погрешности, обусловленной колебаниями температуры свободныхконцов термоэлектрического преобразователя, в него введены преобразователь сопротивления в напряжение,снабженный термопреобразователем сопротивления для измерения температурысвободных спаев термоэлектрическогопреобразователя, четвертый и пятыйпереключатели, второй резистор, конденсатор и суммирующий усилитель, первый вход которого соединен с выходомвходного усилителя, второй вход - свторым выходом источника опорного напряжения, третий вход - с первым входом четвертого переключателя тактов,а выход подключен к первому входу пятого переключателя тактов, выход которого соединен с входом первого пе-,реключателя тактов, а второй вход соединен. с выходом преобразователя сопротивления в напряжение, вход которого подключен к третьему выходу источника опорного напряжения, четвертый выход которого через второй резистор подключен к второму входу четвертого переключателя тактов, выходкоторого через конденсатор подключенк его третьему входу, соединенному собщей шиной устройства, при этом управляющие входы четвертого и пятогопереключателей и счетчика импульсовсвязаны с блоком управления, вход которого соединен с выходом нуль-органа.