Устройство для измерения температуры

(57) Изобретение относится ки позволяет повысить точностпутем снижения погрешностивызванной отличием условийтермопреобразователя с образцностью при настройке устройствтеплообмена этого термопреобповерхностью объекта контролэксплуатации. Устройство содеравляемых генератора тока,программно-логический блок,два фильтра, два аналого-цифразователя и блок управления. ЗМЕРЕН С. О. Терен И. Фандеев(72) В. Т. Стадник, С. К. Никифоров, Е и А. Е. Николаев (53) 536,53(088.8) (56) . Авторское1268968, кл. 6 0 идетельство СК 7/00, 984. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 23.0.88. Бюл.39 термометрии ь измеренияизмерения, теплообмена овой поверх- а от условии разователя с я в процессе ржит три упнагреватель, ком мутатор, ровых преоб 2 ил.роиства, а коллектор и эмиттер подключены к выходу первого управляемого генератора тока, уцравляюсций вход которого соединен с первым выходом тактового генератора, второй выход которого соединен с управляюшим входом синхронного детектора, входкоторого через усилитель переменного напряжения подключен к эмиттеру транзистора, последовательно соединенные фильтр, аналого-цифровой преобразователь, цифровой индикатор, второй транзистор, закрепленный над первым транзистором, второй управляемый генератор тока, усилитель постояшсого тока и сумматор, выход которого подключен к входу фильтра, а входы соответственно соединены с выходом синхронного детектора и выходом усилителя постоянного тока, вход которого подключен к эмиттерам транзисторов и первому выходу второго управляемого генератора тока, управляюгций вход которого соединен с вторым выходом тактового генератора, а второй выход подключен к коллектору второго транзцстора, база которого соединена с общейшиной устройства 1 .Цель изобретения - повышение точности измерения путем снижения погрешности измерения, вызванной отличием условий теплообмеца термопреобразователя с образцовой поверхностью при настройке устройства от условий теплообмена этого термопреобразователя с поверхностью объекта контроля в процессе эксплуатации.На фцг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - блок управления.Устройство содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, которые являются термочувствительными элементами, нагреватель 3, расположенный над вторым транзистором 2. первый 4 и второй 5 генераторы тока, тактовый генератор 6, усилитель 7 постоянного тока, усилитель 8 переменного напряжения (тока) синхронный детектор 9, сумматор 10,первый фильтр 11, первый аналого-цифровой преобразователь 12, индикатор 13, коммутатор 14, второй фильтр 15, второй аналогоцифровой преобразователь 16, программно- логический блок 17, блок 18 управления и третий управляемый генератор 19 тока.Программно-логический блок 17 содержит микро-ЭВМ, включающую центральный 1520 25 ЗО40455055 Изобретение относится к термометрии, может найти применение в системах контроля и регулирования температуры поверхности твердых тел, а также пристенных слоевжидких и газообразных сред. 5По основному авт. св.1268968 известно устройство для измеренйя температуры, содержащее в качестве термочувствительного элемента закрепленный на тепловоспринимающей пластине первый транзистор, база которого подключена к общей шине устпроцессор, оперативную память и постоянную память для хранения программы, связанные через информационную магистральтипа О - шина (не показаны).Блок управления может быть выполнен,например, по схеме, приведенной на фиг. 2.Он включает в себя селектор 20 адреса, ккоторому подключены регистр 21 состоянияи регистр 22 данных второго аналого-цифрового преобразователя, регистр 23 данныхкоммутатора, регистр 24 данных усилителяпеременного напряжения и регистр 25 данных управляемого генератора 19 тока, причем все эти узлы соединены с информационной магистралью программно-логическогоблока 17.Устройство работает следующим образом,При соприкосновении тепловоспринимаю-сцей поверхности термопреобразователя "споверхностью объекта контроля, температура которой Т сигналы на выходах усилителей постоянного тока 7 (11,) и переменногонапряжения 8 Т (11,) становятся пропорциональны средней температуре транзисторов 1и 2 и разности их температур (ЬТ) Ц = К,Я (То - ьТ, - ЛТг - 0 5 дТз )(1)11,= К,ЬдТ (3)где ьТ, - искажение температурного поляв месте контакта термопреобразователя с поверхностью объекта контроля;ьТ, - перепад температуры на тепловом сопротивлении между поверхностью объекта контроля итранзистором 1;Д - чувствительность к температурепрямого напряжения на переходах база - эмиттер транзисторов 1 и 2;К,иК; коэффициенты усиления сигна.лов по трактам усилителей постоянного тока 7 и переменногонапряжения 8 соответственно.Выходной сигнал после сумматора 10 приэтом р а Вен (-)алых = (-11 + -аКоэффициент Кустанавливается одинраз при настройке устройства следуюшимобразом.Термопреобразователь устройства помещается в термостат с температурой теплоносителя Т(при этом выполняется условие,что весь объем термопреобразователя прогрет одинаково, тогда дТ, =ьТ, =ЬТ, =О) иизменением коэффициента усиления (корректировки К,) усилителя 7 постоянноготока добиваются равенства выходного напряжения усилителя 7 постоянного тока сигналу 1)пропорциональному температуре теплоносителя Т.Коэффициент К, определяется в следуюсцей последовательности,(7) 25 30 35 40 Форлгу га изобретентг 45 50 55 При. включении устройства программно- логический блок 17 через блок 18 управления отключает управляемый генератор 19 тока, устанавливает максимальный коэффи. циент усиления усилителя 8 переменного напряжения К, и переключает коммутатор 14 в состояние, при котором на вход йторого аналого-цифрового преобразователя 16 проходит сигнал с выхода усилителя 7 постоянного тока. Затем программно-логический блок 17 через блок 18 управления производит пуск второго аналого-цифрового преобразователя 16 и по окончании преобразоания считывает и запоминает информацию а его выхода, пропорциональную сигналу (г,. После этого программно-логический блок 17 переключает коммутатор 14 в состояние, при котором на вход второго аналого-цифрового преобразователя 16 проходит сигнал с выхода синхронного детектора 9 и происходит преобразование, считывание и запоминание информации, пропорциональной сигналу (3, . Затем программно-логический блок 17 через блок 18 управления и третий управляемый генератор 19 тока задает ток через нагреватель 3. После окончания переходных процессованалогично описанному происходят преобразование, считывание и запоминание информации, пропорциональной сигналу поступающему с выхода усилителя 8 переменного напряжения. Значение 13" зависит от величины теплового потока по корпусу термопреобразователя от перегретой относительно окружаюшей среды (воздуха) поверхности объекта контроля и мощности, выделяемой нагревателем 3, При мощности нагревателя 3, превышаюшей мошность теплового потока, по корпусу термопреобразователя от поверхности объекта контроля указанный тепловой поток направляется от нагревателя 3 к поверхности объекта тепловой поток направляется от нагревателя 3 к поверхности объекта контроля, т.е. 13, имеетхпротивоположный знак по отношению к 11,.В программно-логическом блоке 17 происходит сравнение по модулю сигналов 13 и (.3",. По результату этого сравнения программно-логический блок 17 через блок 18 управления и третий управляемый генератор 19 тока изменяет ток через нагреватель 3 так, что уменьшает величину (13,) - 3",). Эти действия продолжаются до тех пор, пока не олетс усое (13) - (13) -Е - величина, определяемая требуемой точностью измерения. Для более быстрого выполнения указанного условия целесообразно для расчета тока через нагреватель 3 использовать, например, метод половинного деления.При выполнении условия (Б, ) - 3,") Енапряжения на выходах усилителя 7 постоянного тока и усилителя 8 переменного напря. жения соответственно равны11;"= КЯ(Тп+ьТ,+ ьТ 1.+0,5 ьТ,"), (3)(", = К,Ь ьт (4)Так как тепловые потоки по корпусу термопреобразователя от поверхности объекта контроля к отключенному нагревателю 3 и от включенного нагревателя 3 к объекту контроля равны (выполняется условие (1 г ) к(1(+), то и выполняются условия ь Т"- :Т и гхТ,:лТНа основании описанного получают Ь вых= 17 т = 0,5 К,ЯТп -- 0,5(1, +(37) =- = Ь, + К Ь ьТ, (5) где К, - оптимальное значение коэффициента усиления усилителя 8 переменного напряжения, при котором выходной сигнал 1(выл устройства пропорционален температуре поверхности объекта контроля Т, т.е. равен (.3,г,Из выражения (5) следует, чтоКто (1- 1-1) (21 )1 ь) (6) а так как(32. К ь 1 3тоКо = 0,5 К,(Ь, - 1 11)(-3 Для расчета оптимального значения коэффициента усиления К программно-логический блок 17 через блок 18 управления, не изменяя тока через нагреватель 3, переклгочает коммутатор 14 в состояние, при котором на вход второго аналого-цифрового преобразователя 16 проходит сигнал с выхода усилителя 7 постоянного тока и происходит преобразование, считывание и запоминание информации пропорциональной сигналу 1(". По запомненным значениям К 1 , ( г ( ( программно-логический блок 17 рассчитывает значение коэффициента и через блок 18 управления устанавливает коэффициент усиления усилителя 8 переменного напряжения равным этому значению. Таким образом устраняется погрешность, обусловленная искажением температурного поля объекта конгрол я. Устройство для измерения тем псратуры по авт. св.1268968, от,гичающееся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него введены третий управляемый генератор тока, нагреватель, программно-логический блок и последовательно включенные коммутатор, второй фильтр, второй аналого-цифровой преооразователь и блок управления, соединенный с программно-логическим блоком иправляющим входами коммутатора, второго аналого-цифрового преобразователя, усилителя переменного напряжения и третьего управляемого генератора тока, к выходу которого1432345 чи вКорректор М. ВасильеПодписное ль В. ерес подключен нагреватель, расположенный над вторым транзистором термопреобразователя, при этой первый вход коммутатора соединен Составит К Тсхред И. Тираж 607 арственного комитета С 035, Москва, Ж - 35,о-полиграфическое преРедактор И. Дербнаказ 541433ВНИИПИ Госуд11Производствен с выходом усилителя постоянного тока, а второй вход подключен к выходу синхронного детектора. СР по делам изобретений и открытийРаушская наб., д. 4/5риятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4