Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕГУБЛИН е с ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ1,с.м,Н 11 оРУ баум прес 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.П,Кручинин, Л,Б.Розен Т.В.Щетинина и В.И.Клепов (53) 536.53(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР У 953470, кл. С 01 К 7/02, 981,Авторское свидетельство СССР Р 993043 кл. С О К 7/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к температурным измерениям. Цель иэобретения - повыщение точности измерения, Для использования только однополярного выходного напряжения циозроаналогового преобразователя (ЦАП) 5 напряжение Пп установленное на выходе задатчика 16, выбирается противоположным по знаку ЦАП 15 и величиной, превьппающей ожидаемое максимальное значениенапряжения смещения нуля преобразова"тельного канала с учетом его темпера"турного дрейфа и действия термо-ЭДС,Перед тактом измерения на входе канала преобразования будет зафиксирована величина .напряжения смещения, учитывающая смещение и дрей нуля, атакже термо-ЗДС, действующую в канале преобразования, Реализация тактаизмерения заключается в том, что напряжение сигнала преобразователя 3.1через коммутатор 4 и нормирующийобраэователь 5, просуммированноевыходным напряжением сумматора 6, будет преобразовано в соответствующеезначение выходной частоты преобразователя 7 напряжение-код, котороечерез демультиплексор 8 поступит дляФиксирования на измерительный прибор1 О, 1 ил.1 13321Изобретение относится к темпера"турным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры с автоматической коррекцией аддитивныхпогрешностей узлов измерительного канала, и может бытьиспользовано присоздании циФровых устройств для дистанционного измерения различных Фи-зических величин. 10Целью изобретения является повышение точности измерения,На чертеже приведена структурнаясхема предлагаемого устройства.Устройство состоит иэ аналоговой 15части 1, которая располагается в непосредственной близости от объекта1или на самом объекте, и циФровой части 2, удаленной от объекта контроля.Аналоговая часть 1 устройства содержит преобразователи температуры в напряжение с калибраторами 3.1Э.п, имеющйми по два выхода (калибровочные й и рабочие 6 ), коммутатор 4, входы которого соединены с калибровочнымн и рабочими выходами преобразователей 3.1. ,Э.п а выходподключен к второму входу нормирующего преобразователя 5, первый вход которога соединен с выходом сумматора ЗО6, преобразователь 7 напряжениечастота, вход которого соединен с вь 1 ходом норьирующего преобразователя5, а выход подключен к входу демультиплексора 8, у которого выход а,35соединен с первым входом блока 9 циФ"ровых Фильтров, а второй и послецующие выходы в в, на которые коммутируются измерительные каналы, соединены соответственно с первым и последующим входами многоканального из.мерительного прибора. 1 О, реализуемого, например, на основе частотомера.Работу узлов устройства синхронизирует генератор 1 тактов, выходом"соединенный с входом счетчика 12 вы-бора каналов. Первый инФормационныйвыход счетчика 12 каналов соединен суправляющими входами коммутатора 4 идемультиплексора 8 а его второй ин 9ЬОФормационный выход соединен с входомФормирователя 1 Э сброса и управляющим входом 9 блока циФровых Фильтров.Выходы блока 9 циФровых Фильтров иФормирователя 13 сброса соединенысоответственно с первым и установочным входами двоичного счетчика 14,который своим выходом соединен с входом циФроаналогового преобразователя60 215, Выход циФроанглогового преобразователя 15 соединен с первым входом сумматора 6, у которого второй вход соединен с выходом задатчнка 16 начального смещения.В качестве преобразователей температуры в напряжение в устройстве могут быть использованы как термоэлектрические преобразователи, так и термопреобразователи сопротивления, включенные в схему Формирующую сигнал, пропорциональный сопротивлению термообразователч. В первом случае в качестве калибраторов могут быть использованы источники напряжения с определенным значением напряжения, во втором - эталонные т рмостабильные резисторы, включенные также как и термопреобраэонателн сопротивления.Блок 9 циФровых Фильтров выполнен в ниде перестраиваемого Фильтра верх- НИХ ЧаСтотФормирователь 13 сброса представляет собой схему преобразования кодового сигнала в короткий импульс, ис пользуемый для сброса счетчика в нуль.Устройство работает следующим образом.При включении питания и подаче стартового сигнала на первые входы генератора 11 тактов и задатчмка 16 начального смещения генератор начинает вырабатывать последовательность тактовых импульсов с периодом, равным периоду следсвання калибровочных и измерительных тактов устройства, а на выходе задатчика 16 устанавливается Фиксированное значение напряжения 11 . Для испольэованич только однополярного выходного напряжения циФроаналогового преобразователя ЦАП) 15 напряжение Ц , выбирается противополОжным по знаку пОследнего и Величиной, превьшщощей ожидаемое максимальное значение напряжения смещения нуля преобразовательного канала с учетом его температурного дрейФа и действия термО-ЗДС.При приходе первого импульса с ге" нератора 11 тактов на счетчик 12 выбора каналов последний сигналом с первого инФормационного выхода, воэдействующего на управлчющие входы . коммутатора 4 и демул.типлексора 8, подготавливает канал преобразования к калибровке путем подключения на его вход калибровочного вь 1 хода с первого(1) 25 - коэффициент передачи нормирующего преобразователя 5; - напряжение смещения в цепипрохождения сигнала, обусловленное смещением нуля и его З 0дрейфом, а также действиемтермо-ЭДС;- номинальное значение напряжения на выходе преобразователя 7 напряжение - частота,соответствующее установочному значению частоты Гвыходного сигнала. где К 1 ном В силу справедливости неравенства( ) частота выходного сигнала 11 ыменьше установочного значения1 Ном фтак как 1 ВЫХ О С О 1 НОм(2) где Е, К и Г- значение частот, соответствующие величинам Бк 1, и Псоответственно, и сигналы этой частоты через блок 9 цифровых Фильтров в виде импульсов начинают поступать на вход двоичного счетчика 14, При этом первый импульс, зафиксированный счетчиком 14, устанавливает выходное напряжение ЦАП 15, равное ,И 1, что влечет за собой. уменьшение выходного напряжения сумматора 6 на эту же величину. В этом случае выражения (1) и (2) принимают вид 45 50 преобразователя 3.1 и выхода а, демультиплексора 8 к входу блока 9 циФ- ровых Фильтров, Одновременно сигналом с его второго информационного вы 5 хода производится включение блока 9 цифровых Фильтров с настройкой на первое установочное значение частоты Е , соответствующее калибровочно Немму значению сигнала первого преобразователя 3,1 (например, соответствующее величине сопротивления К в случае использования термопреобраэователей сопротивления), и через Формирователь 13 сброса - установка двоично го счетчика 14 в состояние с нулевым кодом. При выходном нулевом коде счетчика 14 сигнал на выходе ЦАП 15 равен нулю, а величина выходного напряжения сумматора 6 равна 1,. При 20 этом выходное напряжение П 1,нормирующего преобразователя определяется Пком 1 (3)1 вы+ 1к+ со к 1 номгде З Й - приращение выходной частоты преобразователя 7 напряжение - частота при изменении входного корректирующего напряжения на величину дУ.Если блок 9 цифровых фильтров пропускает второй импульс выходной частоты на двоичный счетчик 14, а последний через ЦАП 15 и сумматор 6 изменяет входное корректирующее напряжение на входе канала преобразования на величину 2 Ы, то это говорит о том, что условие выбранного соответствия между 1 в и оном, остается- не выполненным. При этом выражения (3), принимают видПвых .КЖк + Пс По + 205)(1 ном ф Циклы прохождения импульсов черезблок 9 цифровых фильтров при соответствующих изменениях величины корректирующего напряжения, определенного разностью Б- пЮ и выходной часто" той преобразователя напряжение - час" тота, повторяются до тех пор, пока не выполняется очевидное условие1 вык К к 11 со 1 + пЬ 0)111 нам 1 (5)1 ВЦК + ПВ КС М1 Ном(5)где Б- величина калибровочного1 НОазначения входного сигнала;- установочное значениечастоты выходного сигнала;п - число итераций, за которое реализуется такт коррекции.На этом такт калибровки заканчивается и обобщенная функция Г Вы = - г.(Кв ) учитывает все аддитивные соЬЧставляющие погрешности канала преобразования. Таким образом, перед тактом измерения на входе канала преобразования зафиксирована величина напряжения смещения, учитывающая смеще 1332ние и дрейф нуля, а также термо-ЭДС,действующую в канале преобразования.По окончании такта калибровки вторым тактовым импульсом с выхода генератора 11 счетчик 12 выбора каналов5 действием своего сигнала с первого информационного выхода на управляющие .входы коммутатора 4 и демультиплексора 8 производит отключение калибровочного выхода е и подключение измерительного выходапервого преобразователя 3.1, отключение выхода ю, демультиплексора 8 и подключение его выхода 6,на первый вход измерительного прибора 10, что соответствует условиям начала такта измерения. Реализация такта измерения заключается в том, что напряжение. сигнала преобразователя 3.1 через коммутатор 4 и нормирующий преобразователь 5, про-. суммированное с выходным напряжением . сумматора 6, преобразовано в соответствующее значение выходной частотыпреобразователя 7 напряженйе-частота,которое через демультиплексор.8 поступает для Фиксирования на измерительный прибор 10.Далее третий импульс с выхода генератора 1 тактов поступает на вход счетчика 11 выбора каналов и последний сигналом с первого информационного выходачерез коммутатор 4 подключает калибровочный выход р второго преобразователя 3.2 к входу, а выход Ь демультиплексора 8 - к выходу канала35 преобразования для реализации нового калибровочного такта. Одновременнс 7 сигналом с второго информационного выхода счетчика 12 выборов канала производится переключение элементов40 блока 9 цифровых Фильтров для его настройки на новое значение установочной частоты 1 и через Формирователь 13 сброса - установка счетчика 14 в нулевое состояние, Лри45 этом, как и в предыдущем калибровоч ном такте, выходное напряжение на выходе сумматора 6 оказывается равным 11 о 1Калибровочный такт начинается при50 подключении калибровочного напряже-,.ния 1, пропорционального сопротивлению К второго эталонного сопротивления преобразователя 3.2, к вхо"55 ду канала преобразования и блока 9 цифровых фильтрами, верхняя граничная частота которого равна установочномузначениюм1 Ю 6Выходное напряжение Ь норииЙ 6 ыхрующего преобразователя й выходнаячастота канала преобразованияопределяются условиямиДанный такт коррекции по реализации аналогичен предыдущему такту коррекции и может отличаться числом итераций и. Новый такт измерения, результат которого Фиксируется при коммутации на второй вход измерительного прибора 10, также аналогичен в реализации предыдущему измерительно" му такту.Двойные такты в работе устройства повторяются до тех пор, пока не завершится такт измерения последним преобразователем З.п, после чего счетчик 12 выбора каналов сигналом с третьего выхода одновременно заблокирует прохождение с генератора 10 тактовых импульсов и выключает задатчик начального смещения,Ф о р м у л а и э о,б р е т е н и яУстройство для измерения температуры, содержащее преобразователи температуры в напряжение с калибраторами, подключенные к входам коммутатора, цифроаналоговый преобразователь, нормирующий преобразователь, первый вход которого соединен с выходом сумматора, счетчик выбора каналов, вход которого соединен с выходом генератора тактов, а первый информационный выход подключен к управляющему входу коммутатора, и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при ди":ч станционных измерениях, в него введены задатчик начального смещения, блок цифровых Фильтров, демультиплексор, двоичный счетчик, формирователь сброса и преобразователь напряжение - частота, вход которого соединен с выходом нормирующего преобразователя, а выход соединен с входом демультиплексора, один из выходов которого соединен с входом блока цифровых Фильтров, остальные выходы подключе. 4ны к измерительному прибору, а управ" ляющий вход подключен к первому информационному выходу счетчика выбораЗаказ 3823/37 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 13321 каналов, второй индюрмационный выход которого соединен с управляющим вхоФдом блока цифровых Фильтров и через 4 юрмирователь сброса подключен к установочному входу двоичного счетчика, вход которого соединен с выходом блока цифровых Фильтров, а выходы подключены к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого сое" динен с первым входом сумматора, вто 60 8рой вход сумматора соединен с выхо-.дом задатчика начального смешения,первый вход которого соединен с вхо"дом запуска генератора тактов, а второй вход подключен к третьему выходусчетчика выбора каналов, соединенному с управляющим входом генераторатактов, при этом выход коммутатораподключен к второму входу нормирующего преобразователя.