Устройство для измерения температуры

/О 1)4 ОО ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТКРЫТИЙ О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сится к темпЦель изобре(57) Изобретение от ратурным измерениям ния - повышение то ости измерен(56) Авторское свидетельство СССУ 352152, кл. С 01 К 7/02, 1969Авторское свидетельство СССР9 607115кл. О 01 К 7/02, 1974.(54) УСТРОИСТВ 0 ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР 11 температуры. Устройство содержит термоэлектрические преобразователи 1.11,п, блок 3 управления, коммутаторы 4 и 11, аналого-циФровой преобразователь 12, счетчики 6.16.п,сумматор 7, преобразователь 13, постоянное запоминающее устр-во 14Введение блока 2 ввода поправок,оперативного .запоминающего устр-ва 5,циФроаналоговых преобразователей 810 и образование новых связей междуэлементами устр-ва позволяет производить автоматическую коррекцию индивидуальных погрешностей термоэлектрических преобразователей 111.п,обусловленную дрейФом градуировочных афхарактеристик. 2 ил.Изобретение относится к температурным измерениям и может быть применено в различных отраслях промышленности, где требуется измерение температуры с повышенной точностью.Цель изобретения - повышение точ. ности измерения температуры путем автоматической коррекции индивидуальных погрешностей термоэлектрических 10 преобразователей, обусловленных дрейфом градуировочных характеристик.На фиг.1 приведена структурная схема устройства для контроля температуры на фиг.2 - гипотетическое 15 семейство функций, характеризующих, дрейф во времени термоэлектрических преобразователей в зависимости от температуры эксплуатации.Устройство содержит термоэлектри" 20 ческие преобразователи (ТП) 1,11.п (число преобразователей и может быть любым), блок 2 ввода поправок, блок 3 управления (БУ), первый коммутатор 4, оперативное запоминающее 25 устройство (ОЗУ) 5, счетчики 6,16.п времени эксплуатации ТП, сумматор 7, первый, второй и третий цифроаналоговые преобразователи 8,9 и 10, второй коммутатор 11, аналого-. 30 цифровой преобразователь (АЦП) 12, промежуточный преобразователь 13 и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 4.Устройство работает следующим образом.При включении термоэлектрических преобразователей 1 в процесс измерения температуры счетчики 6 времени эксплуатации ТП устанавливаются в исход 40 ное состояние. Под воздействием блока .3 управления первый коммутатор 4 производит поочередную подачу выходных сигналов термоэлектрических преобразователей 1 на вход сумматора 7, 45 на двух других входах которого в начальный момент времени сигналы отсутствуют, т.е. они равны нулю. С выхода сумматора 7 сигнал термоэле-. ктрического преобразователя, например 50 1.1, поступает на вхбд АЦП 12. В это время БУ 3 вырабатывает сигнал "Запуск АЦП", по которому АЦП 12 преобразует аналоговую величину в цифровой код, Индикация результата аналогоцифрового преобразования в этом слу" чае погашена, Это достигается подачей на управляющий вход АЦП 12 сигнала гашения индикации из БУ 3. С выхода АЦП 12 цифровой код поступает на адресные входы ПЗУ 14, на другие адресные входы которого с выхода промежуточного преобразователя 13 посту-пает код времени эксплуатации каждого конкретного ТП, который устанавливается вторым коммутатором 11 под действием управляющего сигналас БУ 3, а на управляющий вход ПЗУ 14 с выхода БУ 3 поступает сигнал разрешения выборкиВ ПЗУ 14 хранятся значения поправок на ЭДС ТП в зависимости от тем-, пературы и времени эксплуатации, т.е. значение математических ожиданий погренностей ТП от температуры и времени эксплуатации (математическая модель дрейфа). Значения выходного кода АЦП поступают, например, на старние разряды адреса ПЗУ 14 и образуют строки с размещенными в них значениями поправок для конкретной температуры в зависимости от времени эксплуатации. В этом случае последовательное возрастание в течение времени .эксплуатации младших разрядов кода адреса под воздействием проме" жуточного преобразователя 13 вызывает последовательную выборку из ПЗУ 14 кодов поправок, корректирующих дрейф термо-ЭДС ТП 1 при данной температуре. Если температура и время эксплуатации разных ТП разные, то на входстарших разрядов адреса поступают . значения соответствующих температур, а на младние - значения соответствующих времен. При этом на выходе ПЗУ 14 появляются разные значения поправок в зависимости от того, какое время и при какой температуре эксплуатиру ется данный ТП. По окончании аналогоцифрового преобразования АЦП 2 выдает на БУ 3 сигнал "Конец измерения". При поступлении этого сигнала БУ 3 с задержкой на время, необходимое для получения суммарного коррек.тирующего воздействия на входе сумматора 7 (т,е. с задержкой на время, необходимое для получения на выходах второго ЦАП 9 и третьего 1 АП 10 поправок с учетом времени суммирования этих значений со значением аналогового сигнала ТП 1,1), вырабатывает снова сигнал "Запуск АЦП", По этому сигналу АЦП 12 преобразует скорректированный аналоговый сигнал ТП1 в цифровой код и выдает на БУ 3 сигнал "Конец измерения"Одновремен- .но с выдачей сигнала "Запуск АЦП" БУ 3 выдает на управляющий входАЦП 12 сигнал разрешения индикации, а на управляющий вход ПЗУ 14 - сигнал запрета выборки. После выдачи сигнала "Конец измерения" на цифровом табло АЦП 12 высвечивается истинное значение , измеряемой температуры. БУ 3 должен производить двойной запуск АЦП 12: 10 первый - для приблизительного определения температуры (для выборки поправок из ПЗУ 14), второй - для получения скорректированного результата преобразования, т.е. для получения 15 истинного значения температуры.Однако, кроме временного дрейфа, ТП имеют довольно значительный разброс начальных градуировочных характеристик. Поэтому перед началом экс плуатации необходимо поверить ТП при температуре его будущей эксплуатации и ввести код поправки с помощью блока 2 ввода поправок в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 5, 25 При этом на разряды адреса ОЗУ 5 по-,. ступает номер канала из БУ 3, а на вход - код поправки, В связи с этим начальный разброс градуировочных характеристик в каждом цикле преоб разования и каждом канале корректируется кодом поправки, поступающим из ОЗУ 5 на ЦАП 10, а затем в виде корректирующего напряжения - на сумматор 735С выдачей сигнала выборки в ПЗУ 14 БУ 3 вырабатывает и выставляет на управляющие входы ЦАП 8,9 и 1 О разрешающие сигналы для осуществле-. ния цифроаналоговых преобразований. 40В ПЗУ 14 хранятся значения математических ожиданий дрейфа ТП в условиях, моделирующих условия эксплуатации. Однако существуют достаточно ощутимые индивидуальные различия в значениях дрейфа у конкретных экземпляров . ТП, которые возрастают при несоответствии эксплуатации условиям исследования дрейфа. Поэтому в устройстве предусмотрена возможность учета индивидуального дрейфа ТП по резуль,татам периодической поверки.На Фиг.2 представлено гипотетическое семейство Функций, характеризующих дрейф во времени ТП в зависимости от эксплуатации (значения этих функций в определенные моменты времени хранятся в ПЗУ 14). Допустж, что ТП, эксплуатирующийся при температурепри поверке в момент времени , в( фимеет значение погрешности (Е вместо записанного в ПЗУ 14 значения ЬЕ(. Это значит, что индивидуальный дрейф данного ТП с большой точностью можно описать функцией 1 проходящей через начало координат и точку(6 Е (; с ( ) и представляющую собой повернутую относительно начала коордионат Функцию 1 Такой поворот осуществляется с помощью умножающего ЦАП 8, Характеристика преобразования ЦАП может быть записана в ниде П ---Квыл Эл(с(кс где 11,(, - выходное напряжение ЦАП;7 - опорное напряжение;1- сумма всех степеней квантования;И - сумма степеней квантования, соответствующаявходному кбдуе В умножающем ЦАП источник опорного напряжения отсутствует, вместо него на ЦАП 8 поступает выходное напряжение ЦАП 10, Характеристика преобразования сигнала блоками ЦАП 8 и 10 может быть представлена в виде(2)1(1 л(с(кс 6 выгде 13 - выходное напряжение8;Ил(с(кс (сК - суммы всех степеней квантования соответственно ЦАП 10 и 8,И - поступающий на вход ЦАП10 и ПЗУ 14 код поправки;И - код индивидуальной коррекции, поступающий из ОЗУ 5.П , ЦАП 8 соответствует выходному найряжению ЦАЛ 10, умноженному на коэффициент И /И , . Этот коэфФициент и приводит усредненную крисВую 1 к индивидуальной( е Для этого после поверки ТП 1 рассчитываг ется необходимое значение 1, которое заносится с помощью блока 2 ввода по(правок н ОЗУ 5. Для создания возможности прохождения кривой 1 ( вьш(е ономинальное значение И , (соответствующее типовому дрейфу) выбирается меньше Илс,. , например Ил(с(лс (л 5 ОМИ с, 8 а соотнетствующ ление выходного напряжения ЦАП 10компенсируется или увеличением 7, в ЦАП 1 О, нли записью в ПЗУ 14 соответствующего увеличенного кода И 5 .Таким образом, в устройстве осуществляется индивидуальная коррекция погрешностей начального разброса и дрейФа ТП, которые эксплуатируются при разных температурах, причем корректирующая Функция может быть уточ иена по результатам поверки ТП.Устройство может быть реализовано на основе стандартных блоков и элементов.15Фпрмула из обретенияУстройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрические 20 преобразователи, первый коммутатор, аналого-циФровой преобразователь, вход которого соединен с выходом сумматора а выход подключен к первому входу постоянного запоминающего 25 устройства, второй коммутатор, входы которого соединены с выходами счетчиков эксплуатации термоэлектрических преобразователей, а выход через промежуточный преобразователь подклю чен к второму входу постоянного запоминающего устройства, выход которого соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, блок управления, первый и второй выходы которого соответственно соединены с управляющими входами коммутаторов и аналого-цифрового преобразователя, управляющий выход которого соединен с входом блока управления, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности измерения путем автоматической коррекции индивидуальных погрешностей термоэлектрических преобразователей, обусловленных дрейфом . градуировочные характеристик. в него введены блок ввода поправок, второй и третий цифроаналоговые преобразователи и оперативное запоминающее устройство, адресный вход которого подключен к третьему выходу ,блока управления, информационный вход соединен с выходом блока ввода поправок, а выходы подключены соответственно к входам второго и третьего цифроаналоговых преобразователей, управляющие входы которых соединены соответственно .с четвертым и пятым выходами. блока управления, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого коммутатора, входы которого соединены с термоэлектрическими преобразователями, при этом выход первого цифроаналогового преобразователя подключен к входу опорного напряжения второго цифроаналогового преобразователя, а управляющий вход соединен с щестым выходом блока управления, седьмой выход которого соединен с управляющим входом постоянного запоминающего устройства.11377609 Составитель Техред Л, Сер Куликокова ректор Н.Коро.Петров ед 56/33 1 роизводственно-нолиграФическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная 1 ЕГ Тираж 607 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/