Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСГ)УБЛИН 4 С 01 К 7/02 ЫТИЯМ Е ИЗОБ СВИДЕТЕЛЬСТ ТЕНИ Н АВТОРСКОМ сово-э оча нюк льство СССР 7/22, 1985. ство СССР /02, 1974. ИЗМКРЕН ИЯ ТЕМк темпено уст 54) УСТ ЕРАТУРЬ 57) Изо атурным ОЙСТВО бретен измер относит ниям, а имемерения тем погрешности реобразоват рейфом их х ратурыермоей (ТП),актерисроиства мпенсацией электрически енн обусло СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРРИ ГННТ СССР(71) Тернопольский фимический институт(56) Авторское свидетКф 1268973, кл. С 01 КАвторское свидетелВ 607115, кл. С 01 К ЯО 1 446491 тик преобразования с течением времени, Целью изобретения является упрощение и повышение надежности устройства. Код с выхода АЦП 7 поступает на управляемый генератор импульсов 14, изменяя его частоту в соответствии с законом изменения наклона функции временного дрейфа, характеристики преобразования ТП от температуры. Импульсы с выхода генератора 14 в течение интервала времени, задаваемого формирователем временных интервалов 13, поступают через трехвходовые элементы 10 И на входы счетчиков 9 индивидуального учета времени эксплуатации термоэлектрических преобразователей, По сигналам с выходов счетчиков 9, поступающим через второй коммутатор 6 на блок 5 памяти, цифроаналоговый преобразователь .4 формирует сигнал коррекции, поступа-,- ющий на вход сумматора 3. 2 ил.Изобретение относится к областитемпературных измерений, а именно кустройствам для измерения температурыс компенсацией погрешности термоэлек 5трических преобразователей (ТП),обусловленной дрейфом их характерис;тик преобразования с течением времени, и может найти применение в различных отраслях промьппленности, гдетребуется высокая точность измерениятемпературы.Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его надежностипутем исключения из его состава вычислительного устройства.На фиг.1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - зависимость погрешности измерения ТП отвремени эксплуатации при различных 20температурах,Устройство для измерения температуры содержит термоэлектрическиепреобразователи 1, первый коммутатор2, сумматор 3, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, блок 5 памяти,второй коммутатор 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, блок8 управления, счетчики 9 индивидуального учета времени эксплуатации 30термоэлектрических преобразователей(ТП), трехвходовые элементы И 10,функциональный преобразователь 11,блок 12 индикации, формирователь 13временных интервалов и управляемыйгенератор 14 импульсов.Устройство работает следующим образом.Для того, чтобы обеспечить компенсацию погрешности ТП, обусловленной дрейфом их характеристики преобразования (ХП) под действием постоянной высокой температуры в течениевремени эксплуатации, необходимочитывать температуру, при которой 45эксплуатируется ТП, а также время,в течение которого ТП при этой температуре находится. Однако этовесьма усложняет устройство. Как показывают расчеты и оценки, вместо 50измерения полного времени нахождения ТП при выосокой температуре можно воспользоваться некоторым условным (эквивалентным) временем эксплуатации. Значение этого условного 55времени индивидуально для каждоготермопреобразователя. Условностьвремени определяется тем, что его значение может нарастать быстрее физического времени (в области температур, в которой ТП дрейфует быстрее, чем при некоторой температуре, взятой за основу) или медленнее физического времени (в области температур, в которой ТП дрейфует медленнее, чем при температуре, взятой за основу).Устройство работает следующим образом.В начальный момент времени, когда под управляющим воздействием блока 8 управления первый коммутатор 2 устанавливается в положение, соответствующее подключенному 1-му ТП 1, ЦАП 4 находится в положении, соответствующем нулевому выходному напряжению, а счетчики индивидуального учета времени эксглуатации ТП 9 нахо" дятся в исходном (нулевсм) состояний. Второй коммутатор 6 к своему выходу подключает соответствующий подключенному х-му ТП 1 счетчик индивидуального учета времени эксплуатации ТП 9, АЦП 7 по сигналу "Запуск" блока 8 управления преобразует выходной сигнал -го ТП 1, который через первый коммутатор 2 и сумматор 3 поступает на его вход, в цифровой коц и выдает в блок 8 управления сигнал "Конец преобразования". Блок 8 управления в первом цикле работы запрещает прохождение измерительной информации на блок 12 инди- кации. Цифровой код с выхода АЦП 7 поступает на управляемый генератор 14 импульсов, изменяя его частоту в соответствии с законом изменения наклона функции временного дрейфа ХП ТП от температуры. В это же время (по сигналу "Конец преобразования" ) блок 8 управления (с задержкой, необходимой для окончания переходных процессов в управляемом генераторе 14 импульсов)разрешает работу формирователю 13 временчых интервалов, который разрешает прохождение в течение определенного времени импульсов через схемы И 10 на счетчик индиви" дуального учета времени эксплуатации ТП 9 соответствующего -го ТП 1, Код состояния счетчика 9 индивидуального учета времени эксплуатации ТП подключенного -го ТП 1 через второй коммутатор 6 поступает на адресный блок 5 памяти и производит46491 з 14 выборку соответствующего значения/кода напряжения, который преобразуется ЦАП 4 в аналоговый сигнал и поступает на второй код сумматора 3. В сумматоре 3 нескорректированный аналоговый сигнал -го ТП 1 суммируется с поправкой, поступающей с выхода ЦАП 4, и на входе АЦП 7 имеется скорректированный аналоговый сигнал х-го ТП 1 относительно временного дрейфа ХП ТП в зависимости от температуры. По сигналу "Запуск", поступающему с блока 8 управления, происходит повторный запуск АЦП 7 и преобразованный н цифровой код сигнал поступает на вход функционального преобразователя 1, где осуществляется его линеаризация. На основании сигнала "Конец преобразования", поступакщего из АЦП 7,. блок 8 управления разрешает блоку 12 индикации принять с выхода функционального преобразователя 11 код истинного значения температуры и преобразовать его в удобную форму для восприятия оператором.Аналогично происходит измерение температурь; и по всем другим и-каналам устроиства.,Частота импульсов генератора 14 должна изменяться относительно некоторого значения, принятого за основу, в той же пропорции, и которой изменяется скорость дрейфа ТП по отношению к принятому за основу значению. Пусть дрейф ТП (например, градуировки ПР 30/6) при работе в диапазоне температур 500-900 С за время эксплуатации до 6000 ч изменяется согласно графикам, представленным на фиг.2, Примем за основу кривую дрейфа, соответствующую температуре эксплуатации 500 С. Примем, что допустимая погрешности дискретности корректирующего воздействия не должна превьппать ф 0,5 С. Анализируя кривую погрешности ТП при 500 С, можно сделать вывод, что корректирующее воздействие с требуемой дискретностью можно получить, изменяя выбираемую ячейку блока памяти через 250 ч эксплуатации ТП при этой температуре. Значения погрешности ТП йй при этом соответствуют ряду.Значения температур поправок из этого ряда должны быть переведены в термо-ЭДС ТП и записаны в блок 5 памяти, Погрешности ТП при другихтемпературах будут скомпенсированыускоренным течением условного временипри соответствующих температурах:Приняв за основу середину диапазонавремени эксплуатации, получим следующую характеристику преобразованияуправляемого генератора 14 (исходяиз увеличения погрешности при соответствующих температурах)500 С - Йо600 С - 1,3 о700 С 1 4 Г15 800 С - 1,6 Г,900 С - 1,8 Ггде Г - частота, принятая за основу,Длительность импульса , формируемая формирователем 13, емкость20 счетчиков 9, частота Ео генератораЪ14, принятая за основу, количествоячеек Бблока 5 памяти, период Топроса каналов устройства и срокэксплуатации ТП Г связаны соотношением ь /МТ =Го.Для времени эксплуатации 6000 ч,периода спроса 1 мин, длительностиимпульса формирователя 1 с и количество ячеек блока 25 памяти получим30 частоту генератора 14, принятую заоснову 1 кГц.Блок 8 управления может быть выполнен в виде распределителя импульсов, формирующего на своих выходахуправляющие сигналы в соответствиис алгоритмом работы устройства.Для сохранения кода в счетчиках9 в процессе всего времени эксплуатации ТП они должны иметь автоном 40 ное (батарейное) питание на все время эксплуатации ТП. Формула из обретения 45 Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрическиепреобразователи, подключенные к входам первого коммутатора, сумматор,аналого-цифровой преобразователь, 50 блок индикации, второй коммутатор,входы которого соединены с выходамисчетчиков индивидуального учета времени эксплуатации термоэлектрическихпреобразователей, о т л и ч а ю - 55 щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повьппения надежности устройства, в него введены цифроаналоговыйпреобразователь, формирователь вреЬ у ч 4,3 4500 7,0 4,5 4750 7,2 4,9 5000 7,5 5,2 5250 7,7 5,5 5500 8,0 2250 2500 250 2750 500 1,5 3000 750 3250 1000 5,8 5750 8,2 1250 2,8 3500 1500 6000 8,5 6,1 3,2 4000 4250 б,7 2000 5 14464 менных интервалов, управляемый генератор, функциональный преобразователь, трехвходовые элементы И, блок управления и блок памяти, адресные5 входы которого соединены с выходами второго коммутатора, а выходы подключены к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, вто рой вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом. управляемого 19 генератора и через функциональный преобразователь подключен к входу блока индикации, при этом выходы трехвходовых элементов И соединены соответственно с входами счетчиковиндивидуального учета времени эксплуатации термоэлектрических преобразователей, первые входы соединеныс выходом управляемого генератора,вторые входы подключены к выходуформирователя временных интервалов,а третьи входы соединены с управляющими входами коммутаторов и подключены к первому выходу блока управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами формирователя временных интервалов, блока индикации ианалого-циФрового преобразователя,выход "Конец преобразования" которого соединен с входом блока управления.1446491 М,С 8 7 6 6 во юоо гам зсОС Чей Фие.2Составитель В.КулТехред М.Моргентал Редактор А.Ворович К тор Н, Король ГКНТ СССР ектная, 4 роизводственно-полигра 4 ическое предприятие, г. Ужгород, ул Заказ 6740/47 Тирах 607 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5