Устройство для автоматизированного измерения разности эдс нормальных элементов

. ,.1 йй БРЕ ЕН ЕЛЬСТВБюл и идетельство ССС 01 К 19/00, 198 носится к м ой технике,ро- ожет при поверке (НЭ). Целью орз обреер- ния шение ем об осто печ ения изменени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧХРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(54) УСТРОЙСТВО ДНОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНЪХ ЭЛЕМЕНТОВ(57) Изобретение ологии и,измерительбыть использованомальных элементовтения является повности измерения пувозможности определ ЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОСТИ ЭДСНОРМАЛЬ,80147813 температуры исследуемых НЭ в процессе измерения. Для достижения указанной цели в устройство дополнительно введены два НЭ 2.1, 2.2, размещениые в термостате 2, один изкоторых насыщенного, а другой ненасыщенного типа. Кроме того, устройство содержит коммутатор 1, компаратор 3, делитель 4, управляемый ис,точник 5 калиброванных напряжений,процессор 6, цифровой вольтметр 7,двухпоэиционный переключатель 8,блок 9 ввода-вывода блок 1 О микропрограммного управления, арифметикологическое устройство 11, оперативно-запомннающее устройство 12,блок13 печати. При этом значение изменения температуры определяется поформуле, приведенной в описанииизобретения. 1 ил.Изобретение относится к метрологии и измерительной технике, может бьггь использовано при поверке нормальных элементов (НЭ) и является усовершенствованием устройства по авт.св, У 1337786.Целью изобретения является повышение достоверности измерения за счет, обеспечения возможности определения изменения температуры исследуемых нормальных элементов в процессс е из мер ения .На чертеже изображена функциональная схема устройства, 5Устройство для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов содержит коммутатор 1, группу исследуемых нормальных элементов, находящихся в термостате 2, 20 вместе с которыми размещаются два дополнительных нормальных элемента 2.1 и 2.2, один из которых насьпцен 1 ного типа, а другой - ненасыщенного,При этом одни из их одноименных полюсов подключены к объединенным полюсам исследуемых нормальных элементов 2.3, 2.4, 2.5, 2,62,п той же полярности, а два других полюса подключены к входным клеммам 30 коммутатора 1. Выход коммутатора 1, связан с первым входом компаратора 3. Второй вход компаратора 3 через делитель 4 связан с выходом управляемого источника 5 калиброванных напряжений. Управляющие входы источника 5 и коммутатора 1 подключены соответственно к первому и второму управляющим выходам процессора 6.Вход цифрового вольтметра 7 через 40 двухпозиционный переключатель 8 связан.с выходом коммутатора 1 и выходом компаратора 3. Управляющий вход ,переключателя 8 соединен с третьим управляющим выходом процессора 6. Процессор 6 содержит блок 9 ввода- .вывода, связанный с блоком 10 микропрограммного управления,арифметико-логическим устройством 11, оперативно-запоминающим устройством 12 и блоком 13 печати. Блок 10 связан с арифметико-логическим устройством (АЛУ) 11 и оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 12, связанным также с АЛУ 11.Устройство работает следующим образом.Пара нормальных элементов, насыщенный и ненасьпценный, устанавливаются в термостат вместе с исследуемыми нормальными элементами. Эти два типа элементов имеют различные температурные коэффициенты, что позволяет, используя различный характер изменения ЭДС в зависимости от изменения температуры, определять значения нестабильности температуры в месте расположения исследуемых нормальных элементов без нарушения температурного режима.Измерения начинаются с измерения разности ЭДС пары НЭ, используемой для определения нестабильности температуры. Выбор пары осуществляется с помощью коммутатора 1, управляемого в соответствии с программой процессором 6. При этом на выходе коммутатора 1 будет измеряемая разность ЭДС выбранной пары НЭ.Измерение осуществляется в 2 такта, В первом такте процессор 6 устанавливает переключатель 8 в положение а, При этом цифровым вольтметром 7 измеряется разность ЭДС выбранной пары и определяется ее знак, Это значение используется при определении первого значения напряжения компенсации для предварительной его установки на источнике 5 калиброванных напряжений во избежание перегрузки НЭЗатем с,помощью процессора 6 осуществляется установка переключателя 8 в положение б. Во втором такте с помощью процессора 6 в процессе многократного сравнения измеряемой разности НЭ со значением компенсирующего напряжения циклически отрабатывается компенсирующая величина напряжения.Разность ЭДС нормальных элементов, измеряемая цифровым вольтметром 7, представляет собой значение+ Ь, (1) где Ь - предел погрешности цифрового вольтметра 7;- действительное значение измеряемой разности.Для использования однополярного напряжения компенсации в источнике 5 предварительно измеренная разность ЭДС нормальных элементов берется с недостатком, т.е, с помощью процессора 6 измеренному значению Н ць присваивается значениеЦц. = 11 п - Ь(2) 45 Б при Ц = Б +д1 че П -дпри Бче= Пер вое з нач ени е напряжения компенсации, устанавливаемое на источнике 5 калиброванных напряжений, представляет собой сумму предварительно измеренной разности ЭДС и значения первой ступени компенсации, увеличенную в к раз (где К - коэффициент дсления делителя) . Источник 15 5 калиброванных напряжений воспроизводит это значение за время измерения с выс окой т очностью и дос тат очной стабильностью.Компенсирующее напряжение через делитель 4 подается на вход компаратора 3, на другой вход которого подается измеряемая разность ЭДС нормальных элементов. Компаратор 3 работает в режиме нановольтового усилителя. На его выходе формируется аналоговый сигнал (напряжение недокомпенсации), по величине равной разности измеряемой разности ЭДС нормальных элементов и первого эна чения напряжения компенсации, усиленный в и раэ (где и - коэффициент усиления, усилителя компаратора) . Это напряжени е п ос тупа ет на цифр овой ;вольтметр (ЦВ) 7, который в этом такте используется как нуль-индикатор и индикатор смены знака. напряжения недокомпенсации по отношению к предварительно измеренной разности ЭДС нормальных элементов ППри П це = Б - а предварительно из 40 меренному значению процессором 6 будет присвоено значение Б уа. Первое значение компенсирующего напряжения представляет собой сумму П= Шд) + дП,) где йБ- значение первой ступени компенсации, Автоматическое управление измерительным устройством реализуется с помощью процессора 6, функционирование которого осуществляется в соответствии с заданным алгоритмом.В начальный момент времени блок 10 через блок 9 выдает команду на переключатель 8 об установлении в положение ц. Затем с блока 10 через блок 9 процессора б на коммутатор поступает сигнал о выборе первой пары НЭ - пары, предназначенной для определения нестабильности температуры в рабочем объеме с исследуемым НЭ, и значение разности ЭДС с коммутатораа 1 пер емеща ется на вольтметр . Измеренное значение и знак с вольтметраа 7 ч ер ез бл ок 9 поступают в ус тройство 12 процессора 6.После записи в ОЗУ предварительно измеренного значения напряжения блок 10, который обеспечивает выполнение последовательности микроопераций в соответствии с кодом текущей команды и организует выборку команд программы в соответствии с выполняе" мым алгоритмом, подает команду (через блок 9) на источник 5 об установлении на нем первого сформированного значения напряжения компенсации, увеличенного в К раз (где К - коэффициент деления делителя) . После по-. лучения сигнала-ответа с источника 5 об установлении значения напряжения компенсации с блока 10 через блок 9 на переключатель 8 поступает сигнал о переключении в положение б (блок 19) на точное уравновешивание, На вольтметр 7 с компаратора 3 напряжений поступает напряжение недокомпенсации (разность между напряжением компенсации источника 5 и разностью ЭДС двух НЭ с коммутатора 1). Измеренное значение напряжения недокомпенсации с ЦВ 7 поступает в процессор 6. Информативным параметром для анализа в АЛУ 11 является знак измеренного значения напряжения недокомпенсации. Если смены знака по сравнению с предварительно измеренной разностью ЭДС двух НЭ П: не произошло, то к значению напряжения ксмпенсации добавляется значение второй ,ступени компенсации (в АЛУ 11) и блок 10 выдает команду на установление на источнике 5 нового значения напряжения компенсации, увеличенного в К раз. Если же смена знака проиэош" ла, то напряжение первой ступени компенсации сбрасывается, т.е. значение второй ступени компенсации добавляется к предварительно измеренной разности ЭДС пары НЭ, и новое значение напряжения компенсации, увеличенное в К раз, по команде блока 10 из АЛУ 11 через блок 9 подаетсяФ на источник 5 и измеряется вольтметром 7, Затем знак напряжения нецо1478132 компенсации вновь анализируется впроцессоре б, Цикл обработки компен-.сирующего напряжения продолжаетсядо последней ступени напряжения компенсации, после чего последнее зна 5чение напряжения компенсации, равноеизмеренной разности ЭДС пары НЭ,переписывается в ОЗУ 12. Далее в соответствии с алгоритмом по программе 1 Облок 10 выдает команду в АЛУ 11 устройства на анализ количества измеренных разностей ЭДС нормальных элементов. Их должно быть на одну больше, чем пар НЭ, так как определениенестабильности температуры в рабочемобъеме предполагает измерение разности ЭДС пары НЭ, введенной дляэтой цели в начале и по завершенииизмерений разностей ЭДС исследуемыхНЭ. В качестве информации о неста-.бильности температуры в рабочем объеме термостата будет изменение значения разности ЭДС этих двух элементов,25Анализируется номер измереннойпары НЭ. Если пара не последняя,напереключатель 8 с процессора б поступает команда о переключении в поло- фжение а и затем команда на коммутатор 1 о выборе следующей пары НЗ.Определение значения разности ЗДСповторяется до последней пары исследуемых НЭ, после чего. необходимовновь измерить значение разности ЭДСНЭ, предназначенных для определения нестабильности температуры. Дляэтого переключатель устанавливается в положение а и подается командана выбор первой пары, которая является парой НЭ для измерения нестабильности температуры. Разность ЭДСизмеряется в соответствии с алгоритмом. На этом шаге после второго измерения разности ЗДС НЭ, предназна,ченных для определения нестабильности температуры, определено будетна одну разность ЭДС больше, чемпар НЭ . После этого осуществляетсяопределение значения нестабильноститемпературы и значения ЭДС НЭ сле-50дующим образом. Е о 1+Е 2 = Е от.+(де)(б) (7) отсюда Е 1 дЕ ф Е, - ЕюЬй55где К- известная величина (разность значений температурных коэффициентов НЭ). Е о Е о Еот 1 В начальный момент устройство измеряет и запоминает значение разности ЭДС насыщенного и ненасыщенного НЗ где дЕ, - значение разности ЭДС насьпценного и ненасыщенного.НЭ в начальный момент,Е - значение ЭДС насыщенногоНЭ в начальный момент,Е, - значение ЭДС ненасьпценного НЗ в начальный момент.После определения значения разности ЭДС последней пары НЭ, участвующих в измерениях, устройство еще раз измеряет и запоминает значение разности ЭДС насыщенного и невасе щенного НЭ Е,= Е- Е, (4) где ЛЕ, - значение разности ЭДС насыщенного и ненасыщенногоНЗ в конечный моментЕ - значение ЭДС насыщенногоНЭ в конечный моментЕзначение ЭДС ненасыщенно 72го НЭ в конечный момент.Зависимость ЭДС НЭ от температуры выражается упрощенной формулой Е 4., = Е с+ а И; - ) (5) где Е, - значение ЭДС нормальногоэлемента при температуРе 1 ЭЕ - значение ЭДС нормальногоэлемента при температуре 1,.С, С,. - значение температуры приконкретных измерениях,а - температурный коэффициентСогласно (5) значение ЗДС насыщенного и ненасыщенного НЭ в конечный момент имеют вид где дС - нестабильность температуры,Значение разницы ЗДС НЭ выразит",ся следующим образом:Е 11 - Е 17. = Е о 1 Е о+ Ы (й) (8)- р(не),Из (3) и (4) в (8) получим Е,т = Ео+ 4 (ф /111478132 Формула и з обр ет ения По измеренному изменению нестабильности температуры в процессе измерений судят о достоверности результатов измерений разности ЭДС нормальных элементов.Значение полной ЭДС Е исследуемых НЭ может быть определено по форму- ле Е = Е + (аС) + аЕ, (9) Составитель А, РафиковРедактор С. Пекарь Техред Л.ОлийныкКорректор С. Черни Заказ 2358/44 Тираж 714 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 где Е - значение ЭДС образцовогоНЭ,- температурный коэффициентнасыщенного НЭ при конкретной температуре;Вс - нестабильность температуры,4 Е - измеренная разность ЭДС,Значения нестабильности температуры и значения разности ЭДС каждого из исследуемых НЭ отпечатываютсяпечатающим блоком 13. Устройство для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов по авт.св. В 1337786,отличающееся тем, что,с целью повышения достоверности измерений за счет обеспечения воэможнос ти определения изменения температуры исследуемых нормальных элементовв процессе измерения, оно снабженодвумя дополнительными нормальнымиэлементами, размещенными в термоста те, один из которых насыщенного типа,а другой ненасыщенного типа, приэтом одни из их одноименных полюсовподключены к объединенным полюсамтой же полярности исследуемых нор мальных.элементов, а два других полюса подключены к входным клеммам коммутатора.