Устройство для измерения температуры

ОП ИСАНИЕИ 3 О Б Р Е Т Е Н И я оо 779823К АВТОИ:КОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 11.12.78 (21) 2693936/18-10с присоединением заявки Йо(51)М. Кл.з 8 01 К 7/14 Государственный комитет СССР по дедам изобретений(7) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изо ермом о при 0 уст изме подс ко ы,перату бретение относится к области т етрии и может быть использован измерении скачкообразно меняющихся температур, например, в газотурбинных установках, при измерении 5 температур в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания .Известно устройство 1) для измерения температуры, в котором с целью снижения инерционности термо датчика используется последовательная электрическая коррекция путем применения корректирующих звеньев дифференцирующего типа .Известное, устройство не. позволяет 15 производить коррекцию инерционности термодатчика при изменении его постоянной времени в широких пределах.Известно устройство для измерения быстроменяющихся температур газово О го потока 21 , в котором коррекция инерционности термодатчика осуществляется по условию изменения измеряемой температуры управляемым сопротивлением, включенным параллельно 25 пассивной ВС-цепочке.Недостатком такого устройства является то, что коррекция производится толь по значению измеряемой темр а постоянная времени тер О 2модатчика, как правило, является Функцией многих переменных.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому устройству является устройство для измерения температуры, содержащее последовательно включенные термодатчик, усилитель, дифФеренцирующий усилитель, а также выпрямитель и сумматор, первый вход которого соединен с выходом усилителя 3.Кроме того, известное устройство. содержит второй дифференцирующий усилитель, полевой транзистор в цепи обратной. связи, причем выпрямитель включен между вторым дифференцирующим усилителем и управляющим электродом полевого транзистора .Недостатком известного ройства является низкая точность рения, обусловленная трудностью тройки корректирующего звена.В известном устройстве при дейст- вии скачкообразно меняющейся темпе, ратуры на термодатчик переходный процесс до установившегося значения продолжается в течение 3-5 Й(Т -пос тоянная времени термодатчика). Следе вательно, за это время корректирую779823 ао 50 40 щее звено должно быть настроено подпостоянную времени термодатчика.Однако в известном устройстве в случае точной настройки сигнал с второго дифференцирующего усилителя становится равным нулю, а коэффициент корректирующего звена становится минимальным, что не соответствует, в общем случае, правильной настройке.Следовательно, длй того, чтобы коэффициент передачи корректирующего звена был устойчиво постоянным О во время всего переходного проЦесса,необходимо чтобы сигнал на вь 1 ходевторого дифференциатора был цбстоянным, а сигнал на выходе сумматоралинейно растущим, что не соответствует форме входного сигнала. таким образом, осуществление подстройки в известном устройстве происходит с ошибкой.Целью изобретения является повышение точности иэмеремия за счет уменьшейия динамической погрешности измерения скачкообразно меняющихся температур в широком диапазоне изменения постоянной времени термодатчика.Это достигается тем, что в устройство введены блок деления, блок памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика, электронный ключ с логической схемой управления и умножитель, выход которого соединен с вторым входом сумматора,причем входы умиожителя соединены с выходами дифференцирующего усилителя и блока деления, один вход блока деления соедйиен с выходом дифференцирующегоусилителя через последователь . но включенные выпрямитель и блок памяти пикового значения производнойСигнала с термодатчика, второй входблока деления соединен с выходомсуьв 4 атора, а выход выпрямителя черезлогическую схему управления соединен с третьим входом блока деления и суправляющим электродом электронногоключа, соединенного с входом сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика .Достигаемый в описываемом устройстве положительный эффект обусловлен тем, что информация о пйковом значении производной сигнала с термодатчика позволяет осуществить адаптивную коррекцию его динамической погрешности . Блок-схема устройства для измерения скачкообразно меняющихся. температур представлена на чертеже.Устройство содержит последователь. ио включенные термодатчик 1, усилитель 2, диАференцирующий усилитель 3, а также сумматор 4, вход которого соединен с выходом усилителя 2, выход сумматора 4 подключен к первому входу блока деления 5, вход блока деления через выпрямитель б и блок памяти пикового значения производнойсигнала с термодатчика 7 подключен кдифференцирующему усилителю 3,Выход умножителя 8 соединен с вторым входом сумматора 4, а входы умножителя 8 соединены с выходом дифференцирующего усилителя 3 и выходомблока деления 5. Выход выпрямителя б через логическую схему управления 9 соединен с третьим входом блока деления 5 и с управляющим электродом электронного ключа 10, который соединен с входом сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика 7.Устройство. работает следующим образом.Сигнал с выхода термодатчика 1 после усиления усилителем 2 поступает на дифференцирующий усилитель 3, апосле дифференцирующего усилителя3 на умножитель 8.Выходные напряжения усилителя 2 и умножителя 8 сумм эуются на сумматоре 4, в результате чего на выходе устройства оказывается напряжение, равное сумме сигналов, пропорциональных напряжению на выходе термодатчика 1 и умножителй 8,Когда температура контролируемого объекта Изменится скачком, напряжение на выходе выпрямителя б, включенногопоследовательно с дифференцирующимусилителем 3, резко изменится, чтоприведет к формированию импульса влогической схеме управления 9. Перед.ний Фронт импульса, сформированныйв логической схеме управления 9, разомкнет электронный ключ 10, подключениый к входу сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика 7 и подготовит блокделения 5 к работе. С этого моментаначинается процесс настройки.постоянной времени корректирующего контура под постоянную времени термодатчика .Если передаточная функция тЕрмодатчика 1 описывается как инерционное звено первого порядка, то напряжение на выходе усилителя 2 имеет вид: где: К:КК,К - коэффициент усиления усили 2теля 2;К - коэффициент передачи термо 1датчика 1Т- температура контролируемогробъекта,- постоянная времечи термодатчика 1;текущее значение времени.Напряжение с выхода усилителя 2поступает на диФференцирующий усилитель 3, после чего имеем:О =Кт-" Е-"ч2 ТФВ блоке памяти пикового значения производного сигнала с термодатчика 7 запоминается сигнал:0 (ЯНа выходе блоКа деления 5 имеемфОЕЫХ 09 ЬМ С 9,О 1 О т 6 14)ЪНапряжение с блока деления 5 поступает на умножитель 8, где оно перемножается с выходным напряжениемдифференцирующего усилителя 3: На сумматоре 4 получается напряжение, равное сумме сигналов, про порциональных напряжению на выходе усилителя 2 и умножителя 8:ц 0 +Ц -.КТО(1-сФ)+О -ЦС 9ььВ 1 6 . вьем ) 26аоткуда следует:Оы -КТо (7)Таким образом, в выходном сигналеотсутствует динамическая ошибка, обус ловленная инерционностью термодатчикОПо окончании изменения напряженияна выходе термодатчика 1 напряжение .на выходе выпрямителя 6 станет близ Оким к нулю. В этом случае в логической схеме управления 9 сформируетсязадний Фронт импульса, который установит выходное напряжение блока деления 5 равное нулю и замкнет электрон- Зный ключ 10 и тем самым осуществитустановку нуля в блоке памяти пикового значения производной сигнала стермодатчика 7.Таким образом, в статическом режиме сигнал с выхода умножнтеля,поступающий на сумматор, равен нулю,так как на умножителе перемножаютсясигналы с дифференцнрующего усилителя и с блока деления, который равеннулю в статнческом режиме, тем самым 45обеспечивается высокая статическаяточность.Использование описываемого устройства для измерения скачкообразно меняквихся температур по сравнению с существующими устройствами позволяет практически безынерционно измерять скачкообразно меняющуюся температуру при изменении постоянной времени термодатчика в широких пределах.формула иЗобретенияУстройство для измерения температуры, содержащее последовательно включенные термодатчик, усилитель, диф- фереицирукщий усилитель, а также выпрямитель и сумматор, первый вход которого соединен с выходом усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок деления, блок памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика, элект ронный ключ с логической схемой управления и умножитель, выход которого соединен с вторым входом суьвато- ра,причем входы умножителя соединены с выходами дифйеренцирующего усилителя и блока деления, один вход блока деления соединен с выходом дифференцирующего усилителя через после довательио включенные выпрямитель и блок памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика, второй вход блока деления соедиеен с выходом сумматора, а выход выпрямителя через логическую схему управления соединен с третьим входом блока деления и с управляющим электродом электронного ключа, соединенного с входом сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика.Источники информации,принятые во внимание при эксйертизе1. Авторское свидетельство СССРЕ 523306, кл . а 01 К 7/14, 1975.2. Авторское свидетельство СССРВ 528460, кл . Э 01 К 7/14, 1975.3. Авторское свидетельство .СССРпо заявке В 2488573/18-10,кл . 6 01 К 7/14, от 23.09,77 прототип) .779823 Составитель В. КопаевКузнецова ТехредН.Бабурка Коррек Г. Решетник едактор 3 Подписо комитета СССРи открытийкая наб., д. 4/1 6 Тираж 7ИИПИ Государственнопо делам изобретенийМосква, Ж, Раушс о аз 303 Филиал 4 ПП Патент, г. Уагород, ул. Проектна