Устройство для измерения температуры

Союз СоветскиСоциалистическиРеспублик РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Дололнительное к ввт, свна-вуЗаявлеио 21,04,81 (21) 32840(23) Приоритет " тень М 4 СССР аман зфбуете и етрцт 3(72) Авторы изобретения И. Скурихи Ордена Ленина институт(71) Заявитель нетики АН Украин 54) УСТРОЙСТ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕИПЕРАТУР Изобретение относится к шумовойтермометрии и может быть использова.но при измерении температуры трудно"доступных объектов, например расплава графита при производстве ал 5мазов в камерах высокого давления,температуры нагрева электрическихспиралей, температуры плазмы швов,в процессе электросварки и т,дИзвестно устройство для измаре" тония температуры, содержащее термо"чувствительный резистор, усилители,детекторы, фильтры, переключатели 11.Недостаток известного устройствасостоит в низкой точности измерения тзтемпературы,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для измерения температурыпо значению теплового шума реэистора, содержащее термочувствительнцйрезистор, трансформатор с первичной,вторичной и дополнительной обмоткамипоследовательно соединенные широкополоснци усилитель, квадратор и избирательный усилитель, синхронный детектор, управляющий вход которого соединен с выходом делителя частоты регистратор. Шумовой сигнал усиливается в двух измерительных каналах 121.Недостатком этого устройства яв ляется низкая точность измерения, обусловленная неидентичностью и не- стабильностью характеристик измери-, тельных каналов, Кроме того, в устройстве не учитывается иэменвние величины сопротивления термочувствительного резистора, что также ведет к снижению точности измерения.Цель изобретения " повышение точности измерения температуры.Поставленная цель достигается темт что в устройство введены дополнительный трансформатор с управляющей, сигнальной, компенсирующей и двумя одновитковцми обмвтками, два выпря" мителя, два масштабных преобраэова399304теля, усилитель тока, управляемыйисточник тока, управляемый усилительразделительный конденсатор, фильтрнижних частот, аналого-цифровой преобразователь и датчик тока, выход которого цереэ первый выпрямитель и первый масштабный преобразователь подключен к управляющему входу управляемого усилителя, вход которого соединен с выходом избирательного уси флителя, а выход через синхронный детектор - с входом аналого-цифровогопреобразователя, выход которого связан с регистратором, а опорный входсоединен с выходом второго масштаб.ного преобразователя, вход которогочерез второй выпрямитель связан с двторичной обмоткой трансформатора,первичная обмотка которого соединена с источником питающего напряжения, 20а дополнительная обмотка - с входомделителя частоты, выход которого через управляемый источник тока соединен с управляющей обмоткой дополнительного трансформатора, сигналь- ,25ная обмотка которого подключена квходам широкополосного усилителя, выход которого через фильтр нижних частот и усилитель тока соединен с компенсирующей обмоткой дополнительного Зотрансформатора, при этом первый вывод термочувствительного резисторасвязан через первую одновитковую обмотку и датчик тока с первым выводомвторичной обмотки трансформатора,второй вывод которой через.вторую одновитковую обмотку соединен с вторымвыводом термочувствительного резис"тора и земляной шиной, а между датциком тока и земляной шиной включен разделительный конденсатор.На чертеже показана функциональная схема устройства для измерениятемпературы,45устройство содержит трансформатор1, включающий в себя первичную 2,вторичную 3 и дополнительную 4 обмотки, датчик 5 тока разделительныйконденсатор 6, термоцувствительныйрезистор 7, выполняющий одновременно роль нагревателя, дополнительныйтрансформатор 8 с кольцевым сердец"ником 9, включающий в себя сигнальную 10, компенсирующую 11, управляющую 12, первую и вторую одновиъковые 13 и 14 обмотки, два выпрямите"ля 15 и 16 делитель 17 частоты, усилитель 18 тока, управляемый источник 6 419 тока, широкополосный усилитель 20Уфильтр 21 нижних частот квадратор22, избирательный усилитель 23, двамасштабных преобразователя 24 и 25,управляемый усилитель 26, синхронный детектор 27, аналого-цифровойпреобразователь 28 и регистратор 29.Устройство работает следующим образом,Через входные клеммы устройствана первичную обмотку 2 трансформатора1 поступает, напряжение промышленяой или другой частоты от источника питающего напряжения (не показан),Выходное напряжение трансформаторасо вторичной обмотки 3 через датчик 5 тока и одновитковые обмотки13 и 14 поступает на термочувствительный резистор 7, установленныйв камере, обеспечивая нагрев камеры. При этом происходит разогрев.резистора 7 как за счет подводимого переменного тока, так и за счетэффекта самонагрева содержимогокамеры.Возникающий в резисторе 7 шумовойток, пропорциональный температуренагрева резистора, через одновит.ковую обмотку 14 и конденсатор 6 проходит на земляную шину и наводит всигнальной обмотке 10 шумовое напряжение, Для исключения прохожденияв обмотку 10 питающего ( паразитносо)напряжения дополнительный трансформатор включен в цепь вторичной обмотки .3 трансформатора 1 таким образом, чтобы переменный ток проходилчерез обмотки 13 и 14 во встречныхнаправлениях. Этим достигается Форми.рование в магнитопроводе сердечнике9)трансформатора 8 двух встречно направленных и компенсирующих друг дру.га магнитных потоков. Для выделения весьма малых Флюктуаций шумового напряжения применен метод периодического преобразования входного шума. Для его реализации, периодически с частотой коммутации Я , осуществляют изменение магнитной проницаемости сердечника 9 трансформатора 8 переменным током, пос .тупающим в управляющую обмотку 12 с выхода управляемого источника 19 тока, на управляющий вход которого поступает переменный сигнал часто- тыЯ. с выхода делителя 17 частоты. Делитель 17 частоты формирует управляющий сигнал из сигнала, поступа46 . 6После преобразования сигнала аналого-цифровым преобразователем на его выходе формируется код числа Й .м ф 2.МьЕК 1(2)При выполнении условия К/КО г, где г - сопротивление термочувстви" тельного резистора 7, что достигает- ся подбором Ки К т коэффициентов масштабных преобразователей 2 М и 25, код числа Й.г пропорционален темпе" ратуре резистора 7, поступает на регистратор 23 и индицируется в десятич ной системе счисления.Для -исключения прохождения пара" зитного питающего напряжения в сигнальную обмотку трансформатора 8 с помощью фильтра нижних частот 21 из выходного напряжения широкополосного усилителя выделяется паразитное напряжение, которое усиливается с помощью усилителя 18 тока до необхо"димого уровня и подается в компенсирующую обмотку 11, Последняя включена таким образом, чтобы наводимый магнитный поток противодействовал остаточному магнитному потоку, создаваемому переменным напряжением,Наличие в устройстве дополнитель" ного трансформатора, разделительного конденсатора, датчика тока, выпря" мителей, масштабных преобразователей, .усилителя тока, управляемого усилителя, Фильтра нижних частот, анало"го-цифрового преобразователя позволяет повысить точность измерениятемпературы. з -9 ИО юЩВго на его вход с вторичной обмот" . ки трансформатора, При этом с частотой Й меняется индуктивность сигма нальной обмртки 10, в результате че". го уровень шума на входе широкополос ного усилителя меняется с частотой 9. . С выхода широкополосного усилителя 20 сигнал через квадратор поступает на вход избирательного усилителя 23, настроенного.на частоту Й , 9 на,выходе которого выделяется первая гармоника переменной составляющей шумового напряжения, которая может быть представлена в виде=, (ЕаоЕрим) 5 пя.м33 =К ь Ец 5 пЯЙ(1). где Е и Е - среднеквадратичныещр .ймзначения измерительногошумового на- пряжения, Формируемые на выходе сиг" нальной обмотки и соответствующие 20 двум различным значениям магнитной проницаемости сердечникамиК - постоянный коэффици-:.юент, определяемый параметрами усили". телей. : 23С выхода усилителя 23 сигнал пос" тупает на вход управляемого усилителя 26, коэффициент передачи кото" рого изменяется пропорционально значению тока 3, протекающего в цепи. . 36 вторичной обмотки 3 транаФорматора. 1. Для изменения коэффициента передачи усилителя 26 на его управляющий вход через первый выпрямитель 16 и первый масштабный преобразователь 25.посту-;3% дает сигнал, пропорциональный токус выхода датчика 5 тока, С выхода усилителя 26 сигнал 0 К, ЪЕпоступает на вход синхрон",м 4 ф ного детектора 27, на управляющий вход которого поступает напряжение. частоты коммутациий. Синхронный детектор осуществляет выделение постоянной составляющей сигнала, кото- фф рая поступает на вход аналого-цифро вого преобразователя 28. На опор-нйй вход аналого-цифроЗого преобразователя:поступает, напряжение О фК 1,0 пропорциональное действующему знажнию выходного напряжения вторичной обмотки трансформатора 1. Оно фор-. мируется путем двухполупериодного выпрямителя 15 последующим масштабным преобразованием результата с поИ мощью второго масштабного преобразователя 2 Й с коэффициентом преобра- зования К. формула изобретения Устройство для измерения температуры по значению теплового шума резистора, содержащее термочувствительный резистор, трансформатор с первичной, вторичной и дополнительной обмотками, последовательно соединенные широкополосный усилитель, квадратор и избирательный усилитель, синхронный детектор, управляющий вход которого соединен с выходом делителя частоты, регистратор, источник питающего напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения темоературы, в него введены до" полнительный трансформатор с управляющей, сигнальной, компенси" рующей и. двумя одновитковыми обмот 7 99304 бками, два выпрямителя, два масштаб- управляющей обмоткой дополнительного ных преобразователя, усилитель тока трансформатора, сигнальная обмотка управляемый источник тока, управ" которого подключена к входу шиЭколяемцй усилитель., разделительный кон- полосного усилителя, выход которого денсатор, фильтр нижних частот, ана" З через фильтр нижних частот и усилилого-цифровой преобразователь и дат- тель тока соединен с компенсирующей чик тока, выход которого через первый обмоткой дополнительного трансфорвцпрямитель я первцй масштабный пре- матора, при этом первый вывод теробразователь подключен к управляюще" мочувствительного резистора соединен му входу управляемого усилителя, В через первую одвовитковую обмотку и вход которого соединен с выходом из- датчик тока с первым выводом вторичбирательного усилителя, а выход через ной обмотки трансформатора, второй синхронный детектор - с входом, ана" вывод которой через вторую одновитлого-цифрового преобразователя, вы- ковую обмотку соединен с вторым вы- ход которого соединен с регистрато-водом термочувствительного резистора ром, а опорный вход соединен с вы" и земляной шиной, а между датчиком тоходом второго масштабного преобразо- ка и земляной шиной включен рдзделивателя, вход которого через второй тельный конденсатор. выпрямитель соединен с вторичной об- Источники информации моткой трансформатора, первичная об в принятые во внймание при экспертизе мотка которого соединена с источником 1. Авторское свидетельство СССР питающего напряжения, а дополнитель- У 47 Я 16, кл, 6 01 К 7/30, 373, ная обмотка соединена с входом дели" 2, .Авторское свидетельство СССР теля частоты, выход которого через . У 521470, кл. 6 01 К 7/30, 1972 управляемый источник тока соединен с 2 З (прототип)993046 аказ 443/Я Тнраж 871 Подписно ИИПИе е еЬ илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4