Способ преобразования температуры в напряжение и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИК 5)5 6 01 К 7/ ТЕН ИЗ ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ПРЕ.ОБРАТУРЫ В НАПРЯЖДЛЯ Ег. ОСУЩЕСТ идрометеорологиче ельство С К 7/24; 198 РАЗОВАН ЕНИЕ И УС ВЛЕНИЯ Я ТЕМ РОЙСТ СО ;СО 1 у ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в составе измерительных систем для измерения температуры всевозможных объектов,Цель изобретения - повышение точности путем исключения нелинейности преобразования, а также формирование выходного сигнала с полной девиацией его информативного параметра в полном диапазоне измерения в шкале практических температур,Цель достигается тем, что в известном способе измерительного преобразования температуры, включающем формирование электрического сигнала с экспоненциальной зависимостью от температуры, логарифми рова ние этого сигнала с формированием электрического сигнала температуры и формирование пропорционального ему временного интервала, сигнал температуры смещают по величине, смещенный сигнал подвергают интегрированию для формирования пилообразного напряжения, котороесравниваютсуровнем сигнала температуры, а в качестве выходноЫ 18185(57) Использование; в приборостроении в составе измерительных систем. Сущность изобретения; с целью повышения точности в качестве первичного преобразователя температуры использован терморезистор, устройство также содержит звено логарифмирования экспоненциального сигнала, масштабирующий каскад, интегратор и схему сравнения, на вход которой подключены выходы двух последних каскадов. 2 с.п. флы, 3 ил. го сигнала преобразования используют интервал от начала интегрирования до момента сравнения, при этом величину смещения электрического сигнала температуры выбирают равной произведению изменчивости последнего в диапазоне измерения на отношение абсолютной температуры начальной точки диапазона к величине последнего,В устройстве для осуществления способа цель достигается тем. что в известное устройство, содержащее последовательно включенные полупроводниковый терморезистор, преобразователь сопротивления в величину электрического сигнала и логарифмирующий каскад, двухвходовой компаратор и генератор пилообразного напряжения, включающий интегратор и источник напряжения, при этом выход интегратора подключен к одному из входов компаратора, к второму входу которого подключен выход логарифмирующего каскада, введен аналоговый сумматор, выход которого подключен к входу интегратора, источник напряжения подключен к неинвертирующему входу сумматора. а к его инвептиоующе 1818548му входу подключен выход логарифмирующего каскада, при этом функция масштабирования суммируемых сигналов осуществляется выходным усилителем лога рифмирующего каскада.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для осуществления спосо,ба; диаграммы фиг. 2 поясняют механизм реализуемой в способе компенсации нели нейности преобразования; на фиг. 3:приведена практическая схема устройства. Устройство для измерительного преобразования температуры (фиг. 1) содержит последовательнасоединенныеполупроводниковыетерморезистор 1, преобразователь 2 сопротивления в напряжение, логзрифмирующий каскад 3, выход которого подключен к первому входу компзратора 4 и к инвертирующему входу сумматора 6, к неинвертирующему входу которого подключен выход источника напряжения 5, выход сумматора 6 подключен к входуинтегратора 7, выход которого подключен к второму входу компзратора 4, с выхода которого снимается временной интервал, линейно зависящий от величины приращения температуры в диапазоне измерения (от практической шкалы температур, если.ее нулевым значением считать начало диапазона измерения; при выборе начальной точки диапазона в ООС формируется линейная зависимость выходного интервала от значения температуРы в С),Электрическая схема преобразователя фиг, 3) выполнена на операционных усилителях,.в связи с чем в качестве электрического сигнала температуры выступает величина напряжения, над. которым и производятся все промежуточные функциональные преобразования. Приэтом в схеме осуществляется двз дополнительных функциональных преобразования - рассмотренная выше операция логарифмирования сигнала с экспоненциальной зависимостью от температуры и операция исключения иэ выходного сигнала преобразователя постоянной составляющей, определяемой различием в начальных значениях абсолютной шкалы температур и практической шкалы Цельсия.Необходимость второй операции связана с тем; что линейность сигнала температуры, формируемого на выходе логарифмирующего узла, обеспечивается, как отмечено ранее, только . в шкале абсолютных температур; соответственно, его линейное преобразование во временной интервал обеспечит малый диапазон изменчивости последнего в соответствии с величиной диапазона измерения в масштабе абсолютной шкалы. Для исключения упоминаемой постоянной составляющей в узле логарифмирования производится совместно с компенсацией неинформативной составля ющей напряжения, задаваемой обратнымтоком диодов, компенсация напряжения, соответствующего нулю шкалы Цельсия в абсолютной шкале, путем выбора тока через компенсирующий диод логарифмирующего 1 О узла. Поскольку в выражении для напряжения сигнала температуры последняя входит в знаменатель, то скомпенсированное раз. ностное напряжение, подаваемое на компарвтор для формирования заднего фронта 15 выходного временного интервала, будет содержать нелинейную составляющую, которая компенсируется введением напряжения сигнала температуры в указанном выше соотношении в состав опорного 2 О напряжения, подаваемого на интегратордля формирования пилообразного напряжения. Сущность данной коррекции поясняется фиг. 2.Таким образом, благодаря смещению, 25 электрического сигнала температуры с выхода логарифмирующзго каскада и интегрированию смещенного напряжения обеспечивается коррекция крутизны пилообразного напряжения с выхода интеграто- ЗО ра, приводящая, в конечном счете, к полнойкомпенсаци 1 исключению) нелинейной составляющей длительности выходного интервала.Формула изобретения З 5 1. Способ преобразования температуры, в напряжение включающий формирование электрического сигнала с. экспоненциальной зависимостью от температуры, логарифмирование этого сигнала с .4 О формированием электрического сигналатемпературы и формирование пропорцио, нального емувременногоинтервала, о тл ичаю щийся тем, что, с целью повышения точности, электрический сигнал температу ры масштабируют, интегрируют и сравнивают полученное значение с заданным. уровнем электрического сигнала температуры, при этом в качестве выходного сигнала преобразования используют интервал от 5 О начала интегрирования до момента сравнения, а масштабирование первого сигнала температуРы осуществляют на основе использования абсолютной шкалы температуры, а второго - практической шкалы 55 измеряемого диапазона.2. Устройство для преобразованиятемпературы в напряжение, содержащее последовательно включенные полупроводниковый термореэистор, преобразователь сопротивления в величинуэлектрического сигнала и логарифмирующий каскад, выход которого подключен к первому входу компаратора, и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора, 5 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены инвертирующий усилитель и аналоговый сумматор, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника напряжения, инвертирующий вход - с выходом логарифмирующего каскада, а выход - с входом генератора пилообразного напряжения, управляющий вход которого соединен с входом инвертирующего усилителя, выход которого соединен с первым входом логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом компаратора.1818548 ставитель В, Степанюхред М,Моргентал Редактор ктор Н. Ревска Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 101 Заказ 1934 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5