Устройство для измерения температуры

ОПИСАКИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) (22) (46) (72) (71) ИМ (53) (56) 9 92 3376478/18- 050182 3012.83. Б Б.И.Блажкев Физико-меха .В.Карпенко 536.53(088.1. А 536,0 л. 9 48ч и Ю.В.Поздический инст яковтут о СС вторское свидетельст кл. 6 01 .К 7/24, 19 орское свидетельствоР 3357340/18-10, К 7/02, С 01 К 7/12, )2. Авто заявкел. С 01прототит 9 Ъ: :."ф. СОЮЗ СОВЕТСКИХ ";м. Руф РЕСПУБЛИК АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57)" УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термоэлектрический преобразователь, сумматор, источник опорных напряжений и ключи о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности измерения температуры и улучшения надежностных характеристик устройства в него введены источник корректирующих напряжений, п -1 логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и П двухвходовых пороговых схем, первые входы которых сОединены с выходами источника опорных напряжений, а вторые входы соединены с выходом термоэлектрического преобразователя и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходами кЛючей, при этом входы каждого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами каждой пары смежных пороговых схем,ю С а выход подключен к управляющему в входу. соответствующего ключа вход которого соединен с выходом источника корректирующих напряжений,40 Изобретение относится к контактным измерениям температуры с использованием первичных измерительныхпреобразователей с нелинейной зависимостью выходного сигнала от измеряемого параметра и может быть использовано в других областях измерительной техники, в которых используются измерительные преобразователи с нелинейной характеристикой преобразования. 10Известен цифровой измеритель температуры, содержащий термоэлектрический преобразователь, автоматичес"кий компенсатор тока, источники пос-,тоянного стабилизированного напряжения, Формирователи корректирующегонапряжения, каждый из которых состоит из реохордов, движки которыхмеханически связаны с движком реохорда автоматического компенсаторапостоянного тока, сумматор, аналогоцифровой преобразователь, блок управления Формирователей корректирующегонапряжения, устройства сравнения иусилитель, постоянного тока, 25В таком устройстве компенсация )нелинейности характеристики термопреобразователя осуществляется путем добавления к сигналу термопреобразователя корректирующего напряже-ния 11 .30Недостатками известного устройства являются его сложность, а такжениз ое быстродействие.аиболее близким к предлагаемому по технической сущности является 35 устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, сумматор, источники опорных напряжений, ключи, входящие в состав блоков сравнения, а также термопреобразователь сопротивления для измерения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, подключенный к входу преобразователя сопротивления в напряжение, блок регистрации, включающий в себя аналого-цифровой преобразователь, причем выход термоэлектрического преобразователя соединен с первыми входами блоков срав-, 50 нения первой группы, вторые и третьи входы которых соединены с выходами, первого источника опорных напряжений, выход преобразователя сопротивления в напряжение соединен с первыми входами блоков сравнения второй группы, вторые и третьи входы которых соединены с выходами второго источника опорных напряжений, входы сумматора соединены с выходами блоков сравнения и выходами источ" 60 ников опорных напряжений, а выход сумматора - с входом блока регистрации 2) .В известном, устройстве напряжение коррекциипогрешности линейности 65 Фтермоэлектрического преобразователя при любом произвольно выбранном значении температуры рабочего спая формируется путем суммирования необходимого числа элементарных напряжений коррекции. При больших значениях нелинейности и, соответственно, при больших значениях напряжения коррекции в цепь коррекции оказываются включенными все источники элементарных напряжений, из-за чего суммарная погрешность корректирующего напряжения определяется суммой погрешностей установки корректирующих напряжений, что ведет к снижению точности измерения.В случае отказа одного из источников элементарных напряжений показания прибора изменяются на величину погрешности, которая будет проявляться при всех значениях температуры, больших значениях температуры, соответствующего выпавшему элементарному напряжению.Кроме того, в прототипе не предусмотрена возможность индикации выхода измеряемой величины за преде-лы рабочего диапазона. Это делает возможным получение ложной (недостоверной) измерительной информации при выходе температуры за пределы рабочего диапазона. Особенно велик риск получения недостоверной измерительной информации в случае, когда измерение производится вблизи границ рабочего диапазона устройства для измерения температуры.Цель изобретения - повышение точности измерения температуры и улучшение надежностных характеристик устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, сумматор, источник опорных напряжений и ключи, введены источник корректирующих напряжений, й -1 логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и П двухвходо- вых пороговых схем, первые входы которых соединены с выходами источника опорных напряжений, а вторые входы соединены с выходом термоэлектрического преобразователя и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходами ключей, при этом входы каждого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами каждой пары смежных пороговых схем, а выход подключен к управляющему входу соответствующего ключа, вход которого соединен с выходом источника корректирующих напряжений. На Фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - графики зависимостей термо-ЭДС термо35 55 электрического преобразователя и выходного сигнала устройства от температуры; на фиг.З - графики зависимостей корректирующего напряжения и погрешности измерения от выходного сигнала термообразователя.Устройство содержит источник 1 опорных напряжений с числом выходов и, количество которых и значения напряжений на которых определяются формой характеристики преобраэова ния первичного преобразователя и . значением допустимой абсолютной,погрешности преобразования. Этими же факторами определяется и число Ф выходов источника,2 корректирующих на пряжений, кратных удвоенному значению напряжения, соответствующего допускаемой абсолютной погрешности линейности, Опорным напряжениям источника 1 соответствуют й двухвходовых пороговых схем 3, первые входы которых соединены с соответствующими выходами источника 1 бпорных напряжений, а вторые - с выходом термоэлектрического преобразователя. Каждой паре смежных пороговых устройств 3 соответствуют двухвходовые логические элементы ИСКЛЮЧАЮ 1 ЦЕЕ ИЛИ 4, входы которых присоединены к выходам каждой пары соседних пороговых схем 3. Указанным логическим элементам 4 соответствуют (П."1) уп- равляемых ключей 5, управляющие входы которых присоединены к выходам логических элементов 4, а сиг;нальные - к выходам источника 2 ,корректирующих напряжений. Выход термоэлектрического преобразователя б соединен с первым входом сумматора 7, к второму входу которого подключены выходы управляемых клю чей 5, а выход является выходомустройства.Устройство также содержит я -входовые логические элементы И 8 и ИЛИ-НЕ 9, входы которых подключены 45 к выходам пороговых схем 3, а выходы - к индикаторам 10 и 11 восхода значений измеряемой температуры заверхний и нижний пределы. измерениясоответственно. 50На фиг.2 кривая 12 изображаетзависимость термо-ЭДС О = 1термоэлектрического преобразователя от температуры 1, прямая 13 - линейную зависимость выходного сигнала 0: С 1 устройства от температуры 1 .На фиг.З кривые 14 и. 15 изображают, соответственно, зависимости корректирующего напряжения Ь Ц и его ступенчатую аппроксимацию ЬЦ от выходного сигнала термопреобразователя 0 , 1 б - зависимость погрешности 5(,от выходного сигнала термопреобраэователя.Устройство работает следующим образом, 65 Нелинейно зависящий от температры выходной сигнал 0 = 1 (1) термоэлектрического преобразователя бпоступает на все пороговые схемы 3и на первый вход сумматора 7. Этотсигнал отличается от сигнала 0= С 1с требуемой в приборах,с цифровымотсчетом линейной, зависимостью оттемпературы на величину погрешностилинЕйнотиЬ 0 (0)= Ц - О: 1 (Ф,) - СС(фнг.2). Для получения на выходеустройства сигнала, линейно зависящего от измеряемой температуры, достаточно к выходному сигналу термопреобразователя прибавить корректирующее напряжение д Ц (О) = ДО 1 (1 )(значение которого может быть определено при градуировке термопреобраэователя.В заданном диапазоне измерениятемпературы .,1 щ) и соответствующем ему диапазоне (ОщО,О)изменения выходного напряжения термопреобразователя при известной егофункции преобразования 0 =1 (1) значения коэффициента С целесообразновыбрать исходя из условия минимизации абсолютного значения/Ц- с 1/-.ЬОабсолютной погрешности линейности.Ввиду слабо выраженной для термоэлектрических преобразователей нелинейности характеристики 0 = 1 (1 )з ависимость д 0 ( О ) = д 01 (1 )Д аппроксимируется ступенчатой функциейд 0;=У 10=2) 6,): 1 л к,где 8: е 3, 8 - допустимая абсолютная погрешность линейности измерения температуры, причем пределыЦ.О( выбираются таким образом,чтобыЬЦ- СО(63, С 31Пороговые схемы сравнения сравнивают 0 (1) с предельными значениямй 0 ) = 1,2, П, воспроиз 1 фводимыми источником 1 опорных напряжений. По сигналам с выходовсхем сравнения логические элементы 4 вырабатывают сигналы, управляющие ключами 5,посредством которых к второму входу сумматора 7подается напряжение а 0 с соответствующего данным пределам (00выхода источника корректирующих напряжений. На первый. вход сумматора 7 подается непосредственно выходное напряжение 0 , в результатечего на выходе сумматора получается напряжение 0 , равное с абсолютной остаточной погрешностью ЬЦод0 +д 0-с 1, не гуевосходящей по модулю значения 8 , напряжению Ц= С 1,(фиг.З)Границы ( О 0 ) каждого изинтервалов ступенчатой аппроксимации зависимости д 0 = (0). определяются абсциссами точек пересечениякривой ДОИ = Ц (О) с прямыми ь О=аказ 10510/43 . Тир ВНИИПИ Госуд но делам 113035, Иоскв 8(ф-ф аж 873арственногоизобретенийЖ, Рауш П омитета открыти кая наб.