Устройство для измерения криогенных температур

ОПИСАНИЕИЗОВРЕтЕНИЯ 699 З 5К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 281077 (21) 2537300/18-10с присоединением заявки Нов(51)М. Кл.2 С 01 К 7/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 25.11.79. Бюллетень М 43 Дата опубликования описания 2511.79 В. Д. Циделко, Ю. В. Хохлов, Ю. Г . Туманов и Н. Н. Барышевский(72) Автор изОбретения,Киевский ордена Ленина политехнический институтимени 50-летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции(54) УСТРОЙСТВО Д 3 гЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к ,устройствам для измерения низких температур с помощью термометров сопротивления.Известен функциональный кодирующий преобразователь, для линеаризации характеристик датчиков, например, термометров сопротивления содержащий входной преобразователь, переключатель, интегратор, детектор нуля, интегратор, дополнительный ин. тегратор, схему автоматики (1) .Недостатком устройства является низкая точность измерения при работе с датчиками, имеющими различные выходные характеристики.Известно устройство для измерения криогенных температур, содержащее термометр сопротивления, преобразователь сигнала термометра в интервал времени, включающий в себя масштабирующий усилитель, упаравляе "й г нератор тока и б ок двойного 25 интегрирования, блок автоматики и узел цифровой индикации, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, реверсивный счетчик импульсов, регистр памяти, дешифратор и цифровое отсчетное устройство 2. недостатком устройства является низкая точность измерения температур(я при работе с датчиками, имеющими различные температурные характеристики.Целью иэрбретения является повышение точности измерения температуры при работе с датчиками, имеющими различные температурные характеристики.Поставленная цель достигается тем, что в устройство между преобразователем сигнала термометра в интервал времени и узлом цифровой индикации включены устройство гальванической развязки, узел логарифмического преобразования, содержащий функциональный частотнвй преобразователь, выход которого последовательно через двоичный счетчик импульсов и цифроаналоговый корректирующий преобразователь соединен с его входом, узел выработки политкома, содержащий блок воспроизведения полинома, к первому и второму входам которого подключены цифроаналоговый преобразователь поли- нома и корректор, схема ИЛИ, при этом в преобразователь сигнала датчика в интервал времвни введена схема выбора предела измерения, выход которой сое 699357динен с управляемым генератором тока,а вход - с выходом блока двойного интегрирования,в узел цифровой индикации введен блок предустановки, выходкоторого подключен к установочным входам реверсивного счетчика,причем входы схемы ИЛИ соединены свыходами функционального частотногопреобразователя, блока воспроизведе-,ния полинома и делителя частоты,соединенного с блоком выработки полинома, а выход двоичного счетчикасоединен с входом цифроаналоговогопреобразователя,На чертеже приведена структурнаясхема предлагаемого устройства.Устройство содержит преобразователь сигнала термометра в интервалвремени 1, содержащий генератор та"ка (ГТ) 2, термометр сопротивления(МУ) 4, блок двойного интегрирования (БДИ) 5, схему выбора пределаизмерения (СПВ) 6, устройство гальванической развязки (УГР) 7, узел ло"гарифмического;преобразования 8,;содержащий функциональный частотныйпреобразователь (ФЧП) 9, двоичныйсчетчик (ДСЧ) 10, цифроаналоговыйкорректирующий преобразователь (ЦАПК):11, схему ИЛИ 12, делитель частоты(ДЧ) 13, генератор квантующих импульс ов (ГКИ) 14, рев ерсив ный счетчикимпульсов (РСИ) 15, блок предустановки (БПУ) 16, регистр памяти (РП) 17,дешифратор (ДШ) 18, узел цифровойиндикации 13, содержащий делительчастоты (ДЧ) 14, генератор квантующихимпульсов (ГКИ) 15, реверсивный счетчик импульсов (РСИ) 16, блок предустановки (БПУ) 17, регистр памяти(РП) 18, дешифратор (ДШ) 19, цифровоеотсчетное устройство (ЦОУ) 20, узелвыработки полинома 21, содержащийблок воспроизведения полинома (БВП)22, корректор 23, цифроаналоговыЙыйпреобразователь полинома (ЦЗПП) 24,блок автоматики (БА) 25, к которойподключены управляющие входы всехблоков.Устройство работает слецующим образом.В первом цикле осуществляется автоматический выбор предела измерения. Для этого вначале от управляемого генератора тока 2 на термометрсопротивления 3 подается наименьшийток. Сигнал с термометра сопротивления 3 в виде падения напряженияЬП =1 поступает на масштабирующий усилитель 4, усиливается и поступает на.вход блока двойного интегрирования 5, В БДИ 5 по известномуалгоритму 2-го интегрирования осуществляется преобразование входиогонапряжения в пропорциональный интервал времени:д(Х Си гн ал с выхода БДИ 5 пост у пает вСВП. 6, где производится оценкавеличины Т , а значит, и В, Вслучае, если В, мало, то минимальный включенный ток 1, создает малоепадения напряжения д. В этом случаеСВП 6 "будет увеличивать ток То ГТ2 до тех пор, покад (следовательно,и Т) не окажется внутри установленного диапазона измерения, Во второмцикле осуществляется формирование.числа импульсов И, пропорциональногологарифму входной величины. ИнтервалТ через УГР 7 поступает на ФЧП 9В течение Тх импульсы с ФЧП 9, часто 15 та следования которых распределенапо гиперболическому закону, поступают на ДСЧ 10 и через схему ИЛИ 12на РСИ 16, где образуется число импульсов Их, пропорциональное логариф"му входной величины:и -ст-ся.В момент окончания интервала Тинформация с ДСЧ 10 переписываетсяв регистр памяти ЦЗПП 24, на выхо 25де которого образуется напряжение,также пропорциональное Гдй.В третьем цикле осуществляетсяформирование результата измерения,который получается путем реализа,ции степенного логарифмического по 30 линома 3-й степени:и = н, д+ д,(ега д,иа)ТДля этого содержимое РСИ 16 списывается до нуля известной постояннойчастоты й 1, поступающей через делитель частоты ДЧ 14 от ГКИ 15, Тогда время списывания определится так:Йхт,= -елхВ это же время в ББВП 22 поступаютнапряжение с ЩПП 24,. причем По1 дйи напряжение с корректора 23, В БВП22 в конце интервала Т образуетсянапряжение:Ъ45 ) ь= - дауд+ д,СЕКЯЪА,(ЕР 1В момент списывания РСИ 16 до нуляв него из БПУ 16 заносится свободныйчлен воспроизводимого полинома в виде кода Ы. В БВП 22 осуществляется50 преобразование П в интервал времени, в течение которого импульсы постоянной расчетной частоты с ДЧ 14поступают на вычитающий вход РСИ 16для формирования окончательного ре 55 зультата, который фиксируется в регистре памяти РП 18 и индицируетсяв цифровом отсчетном устройстве ЦОУ20. Корректор 23 осуществляет кусочно-линейную аппроксимацию функцииразности между таблично заданнойфункцией и воспроиводимым полиномом.Его выходной сигнал в виде напряжения поступает на БВП 22 и таким образом уточляется результат измерения,После цикла формирования результата измерения следует цикл контролянахождения входной величины в установленном диапазоне, при необходимости осуществляется автоматическийпереход на соседний диапазон, а также в этом цикле осушествляется коррекция ФЧП 9. Для этого импульсы сФЧП поступают на ДСЧ 10 в течениеэталонного времени Т . В момент окончания Тзт в ДСЧ 10 Фйксируется число импульсов Ид. В зависимости от того,насколько и в какую сторону эточисло отлич ает ся от расчетного чи сла И. , ЦАПК 11 вырабатывает корректирующее напряжение требуемого знака и подает его на ФЧП 9.За циклом контроля следует циклформирования кода, и работа устройства повторяетсяДостоинствами данного устройства являются высокая точность измерения, высокая помехозащищенность ввиду гальванической развязки преобразователя входного сигнала во временной интервал, расширениефункциональных возможностей прибораи универсальность при замене датчика, Наличие логарифмического преобразователя и узла выработки полиномапозволяет осуществлять аппроксимацию, знакопеременными степенными обычнымии логарифмическими полиномами, что 30в большинстве случаев позволяет получитьвысокую точность приближения,Наличие корректора КР, осуществляющего кусочно-линейную аппроксимациюфункции разности, позволяет полу- З 5чить практически любую желаемую точность приближения. Универсальностьпредлагаемого устройства заключается также в том, что при переходе отодного термометра сопротивления кдругому следует перестроить всего 4коэффициента воспроизводимого поли-нома в одном температурном диапазоне, а также осуществить грубуюнастройку малоразрядного аппроксиматора.Формула изобретенияУстройство для измерения криогенныхтемператур, содержашее термометр сопротивления, преобразователь сигна"ла термометра в интервал времени,включающий в себя масштабирующий усилитель, управляемый генератор тока иблок двойного интегрирования, блокавтоматики и узел цифровой индикации, содержащий генератор импульсов,делитель частоты, реверсивный счетчик импульсов, регистр памяти, дешифратор и цифровое отсчетное устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения температуры при работе с датчиками, имеющими различные температурные характеристики, в устройствомежду преобразователем сигнала термометра в интервал времени и узломцифровой индикации включены устройство гальванической развязки, узеллогарифмического преобразования, содержащий функциональный частотныйпреобразователь, выход которого последовательно через двоичный счетчик импульсов и цифроаналоговый корректирующий преобразователь соединенс еговходом, узел выработки полинома, содержащий блок воспроизведенияполинома, к первому и второму входам которого подключены цифроаналоговый преобразователь политкома и корректор, схема ИЛИ, при этом в преобразователь сигнала датчика в интервал времени введена схема выбора предела измерения, выход которой соединенс управляемым генератором тока, авход - с выходом блока двойного интегрирования, в узел цифровой инди"кации введен блокпредустановки, .выход которого подключен к установочным входам реверсивного счетчика,причем входы схемы ИЛИ соединены свыходами функционального частотногопреобразователЯ, блока воспроизведения полинома и делителя частоты,соединенного с блоком выработки полинома, а выход двоичного счетчикасоединен с входом цифроаналоговогоПреобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 368623, кЛ. 0 06 д 3/00, Н 03 К13/20, 1971.2, Авторское свидетельство СССРМ 466401, кл, 0 01 К 7/18, 1973акаэ 7205 4 4/ ПП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 фил Тираж 766 ЦНИИПИ Государстве по делам иэобре 113035, Москва, Ж-Э