Устройство для измерения температуры

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеэ СоветскикСоцналистнческикРеспублик щ 993043Опубликовано 30.01.83. бюллетень М 4 Вата опубликования описания 30,01.83. аф аллам нэебретеннй,н атерытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 1Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где .требуется измерение температуры с повышенной точностью,Известно устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр, снабженныйкалибратором, блок управления; блокикоррекции аддитивной и мультиплика"тивной составляющих погрешности, первый и второй сумматоры, коммутаторы,измерительный прибор и источникиэталонных напряжений 1 1,В этом устройстве в автоматичес- д 5ком режиме осуществляется коррекциякак аддитивной, так и мультиплика"тивной составляющих погрешности термоэлектрического термометра в широком диапазоне измерейий, но с его 2 опомощью невозможно построить быстродействующую систему многоточечногоизмерения температуры, так как про.цесс калибровки каждого канала по реперному материалу довольно длите" лен.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры содержащее термопреобразователи со встроенными калибраторами, подключенные к входу коммутатора, аналогоцифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого связан с блоком памяти, а первый выход подключен к; индикатору, блок управления, соединенный с управляющими входами коммутатора, блока памяти, вычислительного блока и индикаторами 2.Однако. это .устройство также обладает низким быстродействием, обус. ловленным длительностью самого процесса калибровки каналов измерения 1 устройства. Это заставляет работать устройство с большими межпроверочны. ми интервалами, в течение которых3 99304на вторичные преобразователи влияютразличные факторы, например колебания питающих напряжений, температуры окружающей среды, влажности и т.д,что вносит дополнительные погрешностив результат измерения, которые вданном устройстве невозможно учесть, в течение межпроверочного периода,что предъявляет .ко вторичным преобразователям высокие требования и ловы Ошает их стоимость.Кроме того, в случае когда процесскалибровки вносит возмущение в температурное поле объекта измерения,особенно в непрерывном технологицес.ком процессе, устройство вообще неприменимо,Цель изобретения - повышение точности измерения и быстродействия уст 20ройства,Поставленная цель достигается тем,цто в устройство введены два имитатора сигналов термопреобразователяблок обратной связи и управляемый йзмерительный преобразователь, первыйвход которого соединен с выходомкоммутатора, два управляющих входасвязаны с выходами блока обратнойсвязи а выход - с входом аналогоЭОцифрового преобразователя, прицем второй выход вычислительного блока соединен с блоком управления, а первыйвыход соединен с входом блока обратной связи, управляющие входы которогссвязаны с выходами блока управления,а выходы имитаторов сигналов термо"преобразователя соединены с входамикоммутатора.Измерительный управляемый преобразователь содержит последовательносоединенные сумматор, функциональныйпреобразователь и управляемый масшта.бируемый усилитель.Блок обратной связи содержит цифроаналоговый преобразователь и двезапоминающие ячейки, входы которыхсоединены с выходом цифроаналоговогопреобразователя,На чертеже показана блок-схема уст.ройства.%0Устройство содержит термопреобразователи 1 со встроенными калибрато-,рами, имитаторы сигналов термопреоб-раэователя начала 2 и конца 3 диапазона измерения, коммутатор 4, измерительный управляемый преобразователь5, содержащий сумматор 6, функциональ.ный преобразователь 7 и управляемый 3 4масштабирующий усилитель 8, аналогоцифровой преобразователь 9, вычислительный блок 10, индикатор 11, блок 12 памяти, блок 13 управления, блок 11 обратной связи, содержащий цифроаналоговый преобразователь 15, запоминающие ячейки 16 и 17 для запоминания сигналов компенсации в начале и конце диапазона измерения.Устройство работает следующим образом.Калибровка канала вторичных преобразователей производится автоматически через определенные интервалы при работе устройства в режиме измерения по имитаторам сигналов термопреобразователей 2 и 3,С началом процесса калибровки по команде с блока 13 управления коммутатор 4 подключает имитатор 2 начала диапазона измерения к первому входу сумматора 6 управляемого измерительного преобразователя 5. С выхо; да сумматора б сигнал через функциональный преобразователь 7 и управляемый масштабирующий усилитель 8 подается на аналого-цифровой преобразователь 9, с выхода которого сигнал поступает в вычислительный блок 10. Одновременно иэ блока 12 в вычислительный блок 10 подается код температуры, соответствующий температуре имитатора сигнала термопреобраэователя -2 начала диапазона измере- ния. Вычислительный блок 10 вырабатывает сигнал, компенсирующий погрешность, вносимую вторичнь 1 ми преобразователями. С выхода вычислительного блока 10 сигнал подается на вход цифроаналогового преобразователя 15 блока 14 обратной связи и проходит через ячейку 16 памяти на второй вход сумматора б управляемого измерительного преобразователя 5, Одновременно с блока 13 управления на управляющий вход ячейки 16 памяти поступает сигнал логической "1", с приходом которого предыдущая информацияячейки 16 памяти стирается, а сигналс вычислительного блока 10 проходитчерез ячейку 16 памяти на второй входсумматора 6 без фиксации.Процесс калибровки продолжаетсядо появления на втором выходе вычислительного блока 10 сигнала о полной компенсации погрешности, вносимой вторичными преобразователями в начале диапазона измерения. С появлением на выходе вычислительного бло3ставляющей погрешности каждого датчика температуры и подается на индикатор 11.Систематическая составляющая погрешности каждого термопреобразователя 1 температуры выявляется в режиме "калибрование" по реперному материалу до или после измерения температуры. При этом блок управления включается в режим калибрования. По команде оператора реперный материал переводится в режим, нагрева или охлаждения. По достижении температуры фа" зового перехода реперного материала выходной сигнал термопреобразователя через коммутатор , измерительный преобразователь 5 и аналого-циФровой преобразователь 9 поступает в вычислительный блок 10, Одновременно в вычислительный .блок 10 с блока 12 па- . мяти в двоичном коде поступает сигнал о температуре реперного материала. Вычислительный блок вычисляет разницу между сигналом с термопре" образователя, соответствующим температуре фазового перехода реперного материала, и значением температуры реперного материала, полученным из блока 12 памяти. Полученная разность, сигналов текущей температуры канала и действительной температуры плавления реперного.материала записывается в регистре памяти температуры вычислительного блока. Эта разность будет соответствовать погрешности термопреобразователя по реперному материалу, которая затеи используется в режиме "измерение". с учетом передаточной характеристики термопреобразователя для. корректировки измеренного значения температуры. При этом сиг,нал погрешности предыдущего калибро-. вания автоматически стирается. Аналогичным образом формируются и записываются в регистрах памяти вычислительного блока 10 сигналы пог решности для всех калибруемых термопреобразователей.устройство для измерения температуры обеспечивает автоматическую кор ректировку дрейфа канала вторичных преобразователей, обусловленного влияющими факторами ( изменение питающего напряжения, температуры окружающей среды, влажности и т.д.)., что позволяет повысить точность измерения температуры и снизить требования к точности и .стоимости кана 5 ; 993046 ка 10 сигнала о полной компенсации: погрешности на ячейку 16 памяти прекращается поступление с блока 13 уп" равления сигнала логической "1" и в ячейке памяти фиксируется сигнал пол- % ной компенсации погрешности, При этом погрешность канала вторичных преобразователей в начале диапазона измерения, являющаяся аддитивной составляющей погрешности, скорректирована. в После окончания калибровки каналавторичных преобразователей по началу диапазона измерения аналогичнйм образом производится калибровка вторичных преобразователей по сигналу 1 имитатора сигнала термопреобразова" теля конца диапазона измерения. -При этом из блока 12 памяти в вычислительный блок 10 подается код температуры, соответствующий температуре 20 имитатора сигнала термопреобраэователя 3 конца диапазонаизмерения, а с выхода вычислительного блока 10сигнал, компенсирующий погрешность, вносимую вторичными преобразователями через цифроаналоговый преобразователь 15 и ячейку 17 памяти, проходит на второй вход управляемого масштабируемого усилителя 8, а сйгал полной компенсации погрешности зо вписывается в ячейку 17 памяти, При том погрешность канала вторичных преобразователей в конце диапазона измерения, являющаяся мультипликативной составляющей погрешности, скор" ректирована.В режиме измерения блок 13 управления вырабатывает сигналы управления коммутатором 4, вычислительным блоком 10 и индикатором 11 для осуществления.измерения температуры.в. местах установки термопреобразователей, Термопреобразователи 1, от первого до последнего, через коммутатор 1 последовательно подключаютсяк первому входу сумматора 6. При этом на вторые. входы сумматора 6 и управляемого масштабируемого усилителя 8 с ячеек 16 и 17 памяти соответственно поступают сигналы, компенси-рующие погрешности канала вторичных преобразователей в начале и в конце диапазона измерения, сформированные в процессе калибровки, Скорректированный сигнал каждого термопреобразователя 1 через аналого-циФровой преобразователь 9 поступает на вычислительный блок 10, где обрабаты- вается с учетом систематической со"7 9930 ла вторичных преобразователей. Кроме того, отпадает необходимость в постоянной калибровке. канала по реперному материалу, что значительно увеличивает межпроверочный период, чем повышается быстродействие устройства. Все это позволяет увеличить число измерительных каналов и расширить сферу применения устройства,Формула изобретения1. Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразо ватели, со встроенными калибраторами, подключенные к входу коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым вхо-. дом вычислительного блока, второй 20 вход которого соединен с блоком.памяти, а первый выход .подключен к индикатору, блок управления, соединен" ный с управляющими входами коммутатора, блОка памяти, вычислительного 25 блока и индикатора, о т л и ч а ю - щ е.е с я .тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, в него введены два имитатора сигналов термопреобразователя, зО блок обратной связи и управляемый измерительный преобразователь, пер. вый вход ко 6 Ьрого соединен с выходом 4 8коммутатора, два управляющих входакоторого соединены с выходами блокаобратной связи, а выход - с входоманалого-цифрового преобразователя,причем второй выход вычислительногоблока соединен с блоком управления,а первый выход соединен с входом блока обратной связи, управляющие входыкоторого соединены с выходами блокауправления, а выходы имитаторов сигналов термопреобразователя подключены к входам коммутатора.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что управляемыйизмерительный преобразователь содержит последовательно соединенные сум"матор, функциональный преобраббватель и управляемый масштабируемыйусилитель., Устройство по и,1; о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок обратнойсвязи содержит цифроаналоговый пре"образователь и две запоминающие ячейки, входы которых соединены с выходомцифроаналогового преобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 666444 р кл, О 01 К 7/02,6 01К 15/00, 1977.2 Авторское свидетельство СССР717564, кл. 6 01 К 7/02,6:01 К 15/ОО, 1978 (прототип).Составитель Я. Соболевитор Н, Безродная Техред И. Тепер Корректор Г, Огар н драп нпатентн, г, укгорОд Проектная,Заказ М 1/55 щФИИДИ Государс по делен иэоб т 1335, Иоскза, ираж 871енного ктений и-Э 5, Рау Подмитета СССРткрытийская наб А