Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 80115455 4 У 1 С 01 К 7/02, 15/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 569876, кл. С 01 К 7/02, 15/00,1976.2, Авторское свидетельство СССР9 717563, кл. С 01 К 7/02, 1978(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термоэлектрический преобразователь с калибратором и блок коррекции, подключенные к входам сумматора, коммутатор, вход которого соединен с выходом сумматора, а выходы подключены к входу автоматического компенсатора постоянного тока и первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника стандартного сигнала,а выход подключен к входу блока коррекции, компаратор, вход которогосоединен с выходом автоматического компенсатора постоянного тока, авыход подключен к первому входулогического элемента И, второй входкоторого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выходподключен к входу счетчика импульсов, выход которого соединен с входом элемента задержки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения динамической точности измерения, в него введены второй логический элемент И, логический элемент ИЛИ, инвертор и триггер, входыкоторого соединены соответственнос выходами логического элемента ИЛИи счетчика импульсов, а выход подключен к управляющему входу коммутатора и первому входу второго логического элемента И, выход которогосоединен с управляющим входом автоматического компенсатора постоянного тока, а второй вход через инвертор подключен к выходу компаратора, соединенному с управляющимвходом счетчика импульсов, при этом О"входы логического элемента ИЛИ сое- югдинены соответственно с выходами Слэлемента задержки и блока сравнения.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения температуры, в которых осуществляется автоматическая поверка измерительного канала вместе с термопреобразователем.Известно устройство для измерения температуры, содержащее измерительный прибор, термоэлектрический преобразователь с встроенным калибратором, блок коррекции погрешности, выходы которых подключены к входам сумматора, и блок управления, вход которого соединен с выходам термоэлектрического преобразователя, коммутатор, входы которого соединены с выходами блока управления и сумматора, а выходы подключены к входам измерительного прибора и блока сравнения, подключенного вторым входом к выходу источника стандартного сигнала, и выходом - к входу блока коррекции 1 3.1Это устройство обеспечивает поверку первичнага преобразователя на месте эксплуатации и кдррекцию ега погрешности, чта увеличивает точность измерения. Иомент калибрования первичного преобразователя в устройстве определяется с помощью входящего в блок управления диййеренциатара выходного сигнала термоэлектрического преобразователя. В то же время в реальных калибраторах скорость изменения температуры перед плавлением репернаго материала уменьшается постепенно, поэтому даже при малом значении производной выходного сигнала термоэлектрического преобразователя температура ега рабочего спая может весьма значительно (на несколько градусов) отличаться от температуры фазового материала калибратора, Порог чувствительности схемы ди 4 еренцирования выходного сигнала термоэлектрического преобразователя даже при применении лучших образцов отечественных операционных усилителей недостаточен. Поэтому точно определить момент начала фазового перехода калибратора не удается. Для уменьшения статической погрешности калибрования приходится увеличивать время Аазового перехода калибратора путем увеличения его геометрических размеров. 1 154551Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь с калибратором и блок коррекции, подключенные к входам сумматора, коммутатор, вход которого соединен с выходом сумматора, а выходы подключены к входу автоматического кампенсатора постоянного тока и первому входу блока сравнения, второй вход которого сое 1 динен с выходом источника стандартного сигнала, а выход подключен квходу блока коррекции, компаратор,вход которого соединен с выходомавтоматического кампенсатара постоянного тока, а выход подключен к первому входу логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к входусчетчика импульсов,выходкаторога соединен с входам элемента задержки 2В известном устройстве порог чувствительности схемы идентисоикации момента Фазового перехода калибратора определяется разрешающей способностью усилителя кампенсатара (несколько микровольт) и временем анализа, в течение которого привод компенсатора отключен, а на входе усилителя формируется разница между постоянным напряжением компенсации и изменяющейся термо-ЭДС термоэлектрического преобразователя с калибратором.При этом для достижения необходимого уровня эксплуатационной надежности и защиты от случайных импульсов помех, т,е. для надежной идентификации момента Аазавого перехода калибратора требуется по крайней мере бОс,что и не позволяет уменьшить геометрические размеры калибратора из-за необходимости иметь длительную температурную площадку при калибровании.Таким образом, недостатком известнага устройства является необходимость иметь массивный температурный калибратор с длительным фазовым переходом, что резко увеличивает динамическую составляющую погрешности при последующих измерениях.Цель изобретения - повышение динамической точности измерения температуры,з 1Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термоэлек-трический преобразователь с калибратором и блок коррекции, подключенные к входам сумматора, коммутатор, вход которого соединен с выходом сумматора, а выходы подключены к входу автоматического компенсатора постоянного тока и первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника стандартного сигнала, а выход подключен к входу блока коррекции, компаратор, вход которого соединен с выходом автоматического компенсатора постоянного тока, а выход подключен к первому входу логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к входу счетчика импульсов, выход которого соединен с входом элемента задержки, введены второй логичес. кий элемент И, логический элемент ИЛИ, инвертор и триггер, входы которого соединены соответственно с выходами логического элемента ИЛИ и счетчика импульсов, а выход подключен к управляющему входу коммутатора и первому входу второго логического элемента И, выход которого соединен с управляющим входом автоматического компенсатора постоянного тока, а второй вход через инвертор подключен к выходу компаратора, соединенному с управляющим входом счетчика импульсов, при этом входы логического элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами элемента задержки и блока сравненияНа фиг.1 показана Функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - графические зависимости выходного напряжения компаратора и температуры от времени. Устройство содержит снабженный встроенным калибратором термоэлектрический преобразователь 1, блок 2 коррекции, сумматор 3, автоматический компенсатор 4 постоянного тока, коммутатор 5, блок 6 сравнения и источник 7 стандартного сигнала, компаратор 8, логический элемент И 9, .генератор 10 тактовых импульсов, счетчик 11 импульсов, инвертор 12, логический элемент ИЛИ 13, триггер 14, второй логичес 15455110 5 20 25 30 35 40 45 50 кий элемент И 15 и элемент 16 задержки.Устройство работает следующимобразом,При подаче питания на схемчидентификации момента фазового перехода калибратора триггер 14 устанавливается в состояние, при котором на его выходе Формируется сигнал управления коммутатором 5, адвигатель привода компенсациикомпенсатора 4 блокируется, формируя фазу "Анализ" (на выходе триггера 14 сформирован сигнал "О").Изменение термо-ЗДС термоэлектрического преобразователя 1 приводитк росту напряжения на входе компаратора 8 (Фиг.2) и его срабатыванию, при этом на его выходе Форми-руется сигнал "0" (исходное состояние "1"),который инвертируетсяи через схему ИЛИ 13 снимаетблокировку с двигателя привода компенсации компенсатора 4. Происходитуравновешивание схемы компенсациикомпенсатора 4, а также сброс счетчика 11,1Указанный процесс повторяетсяс частотой, определяемой, в основном, скоростью изменения термо-ЭДСпреобразователя 1, порогом чувствительности компаратора 8 и быстродей" ствием элементов схемы. С уменьшением скорости изменения выходного сигнала преобразователя 1 (приближение к фазовому переходу) длительность Фазы анализа с каждым циклом возрастает (фиг.2). При этом увеличивается и степень заполнения счетчика 11 импульсами генератора 10 за один такт анализа. Происходит подстройка схемы идентификации момента фазового перехода к скорости изменения выходного сигнала термоэлектрического преобразователя 1, При не- срабатывании компаратора 8 в течение всего периода заполнения счетчика 11 импульсами генератора 10 импульс переполнения счетчика 11 перебрасывает триггер 14, выходной сигнал которого переключает коммутатор 5, на вход блока 6 сравнения. Разностный сигнал термоэлектрического преобразователя 1 и источник 7 стандартного сигнала поступает на вход блока 2 коррекции, на выходе которого формируется линейно нарастающий сигнал коррекции, суммируемый с сигналом11 преобразователя 1 сумматором 3, В момент полной компенсации погрешности термоэлектрического преобразователя 1 сигналом коррекции от блока 2 на выходе блока 6 сравнения Формируется "О" который через инверсный входУэлемента И 13 перебрасывает в прежнее состояние триггер 14 (сигнал на втором входе элемента И 13 к этому моменту уже сформирован выходным импульсом счетчика 11, задержанным элементом 1 б задержки,По сигналу триггера 14 коммута" тор 5 вновь подключает выход сумматора 3 на вход компенсатора 4 и вся система возвращается в режим "Измерение", при котором погрешность преобразователя 1 в точке калибрования постоянно компенсируется сигналом коррекции от блока 2. Поскольку идентификация момента Фазового перехода осуществляется в один цикл, максимальное время анализа сокращается в 2-4 раза. При этом возможно применение тонкостенных малоинерционных калибраторов, что позволяет существенно снизить дина 54551 6мическую погрешность измерения.Кроме того, в режиме поиска площадки в известном устройстве происходит специфическое снижениеточности, связанное с тем, чтона период анализа привод компенсации автоматического электронногопотенциометра блокируется и возникает погрешность за счет разностимежду Фактическим и зафиксированнымв начале такта анализа значениямивыходного сигнала термоэлектрического преобразователя, Особенно велика зта погрешность при больших ско 15 ростях изменения температуры. Впредлагаемом устройстве указаннаяпогрешность практически отсутствует,так как период анализа продолжаетсятолько до момента срабатывания ком 20 паратора 8, порог чувствительностикоторого приближается (или равен) кпорогу чувствительности усилителякомпенсатора,Таким образом, предлагаемое25 устройство отличается от известногоболее высокой точностью н расширенными Функциональными возможностями.1154551 Ррею Составитель В. Техред С.йовжий иков Корректор И йи едактор А. Козориз аказ 2703/3 Тираж 897 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Ра