Устройство для измерения температуры и разности температур

1 10290 5 10 Недостатками этого устройства явля"15 30 работе с термопреобразователями сопротивления, имеющим нелинейную харак-З 5 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для точного измерения температуры и разности температур приборами следящего уравновешивания в комплекте с нелинейными термопреобраэователями сопротивления.Известно устройство для измерения абсолютных значений температур и их разностей, содержащее термопреобраэователи сопротивлений, включаемце пере. ключателем в мостовую измерительную схему, к выходной диагонали которой подключен измерительный прибор 1 1. ются влияние сопротивлений линии связи на точность измерений, возможность использования только термопреобразователей сопротивления с линейной характеристикой медные термопреобраэователи сопротивления) и отсутствие возможности использования в приборах следящего уравновешивания,Известно устройство для измерения разности температур и абсолютной температуры, содержащее два трансформатора тока, первичные обмотки которых соединены последовательно с калиброаанным реохордом, а во вторичные обмотки которых включены термопреобразователи сопротивления2 ,Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности обеспечения линейной шкалы устройства при теристику преобразования, токовые иугловые погрешности трансФорматороа тока, зависящие от величины сопротивления нагрузки и приводящие к значительной погрешности измерения и ограниченный диапазон допустимых изменений сопротивлений линий связи.НаиЬолее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения разности температур, содержащее последовательно соединенные и подключенные к источнику напряжения два термопреобразователя сопротивления, компенсационный резистор и реохорд, четыре содержащих запоминающие конденсаторы и управляемые ключи блока преобразования, к входам которых подключены соответственно потенциальные выводы термопреобраэователей сопротивления, реохорда, компенсационного резистора, первого и второго термопреобразователей и резистора обратной связи, выходы первых двух блоков 40 45 50 18 2преобразования через усилитель, фазо" чувствительный усилитель, двигатель соединены с движком реохорда, выходы двух других блоков преобразования че" рез усилитель, фаэочувствительный вцпрямитель, резистор обратной связи подключены к точке соединения второго термопреобразователя и реохорда, .и генератор3 .Недостатком известного устройства является отсутствие возможности измерения одним, устройством температуры и разности температур.Цель изобретения - расширение Функциональных воэможностей устройства за счет обеспечения измерения температуры и разности температур при помощи нелинейных термопреобраэователей сопротивления.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй компенсационный резистор, два шунтирующих резистора., делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов, и переключатель, нормально открцтые контакты которого соединены соответственно с потенциальным и токовыии выводами второго компенсационного резистора и его токовым выводом; с первым шунтирующим резистором и средней точкой делителя напряжения, подключенного к выходу усилителя переменного тока, нормально закрытые контакты переключателя под" ключены соответственно к потенциальным и токовым выводам второго термопреобразователя,к второму шунтирующему резистору и к верхнему выводу делителя напряжения, переключаемые контакты соответственно соединены с входами Ьлоков преобразования, с верхним выводом реохорда, к которому под-, ключен резистор обратной связи, и с входом Фазочувствительного усилителя, а верхний токовый вывод второго компенсационного резистора подключен к верхнему токовому выводу второго термопреобразователяНа Фиг. 1 представлена блок-схе - ма предлагаемого устройства, на фиг.2 схема блока преобразования.Устройства содержит последовательно соединенные и включенные четырехпроводной линией связи первый компенсационный резистор 1 и два термопреобразователя 2 и 3 сопротивления.Нижний токовый вывод второго термопреобразователя 3 через нормально закрытцй контакт 4 переключатеЛя соединен с верхним выводом1029018 К - КХ=О)б + р1 Г ф 10 реохорда 5, нижний вывод которого подклочен к земляной вине. Между верхним выводом резистора 1 и земляной шиной подключен источник 6 напряжения, К точке соединения обоих тер мопреобразователей 2 и 3 подключен токовый вывод второго компенсационно-, го резистора,7, другой токовый вывод которого подключен к нормально открытому контакту 4 переклочателя Пе реключающиеся контакты 4 й 8 переключателя соединены между собою и подключены к верхнему выводу реохорда 5. Шунтирующие резисторы 9 и 10 подключены параллельно реохорду 5 через контакты 8 К входам блоков 11 и 12 преобразования подключены соответственно потенциальные выводы термопреобразователя 2 сопротивления, переключающиеся контакты 13 и 14 переключателя,2 О участки реохорда 5: верхний вывод реохорда - движок, движок - нижний вывод.реохорда 5, Выходы блоков 11 и 12 . преобразования через усилитель 15, делитель напряжения, состоящий из двух 25 последовательно соединенных резисторов 16 и 17, через переключающий контакт 18 переключателя, фазочувствительный усилитель 19, подключены к двигателю 20, вал которого механически связан с движком реохорда 5. Потенциальные выводы компенсационного резистора 7 и термопреобразователя 3 подклочены соответственно к нормально открытым и нормально закрытым контактам 13 и 14 переключателя.К входам блоков 21 и 22 преобразования, выходы которых через усилитель 23, Фазочувствительный выпрямитель 24 и резистор 25 обратной связи соединены с.верхним выводом реохорда 5) подключены соответственно переключа- ющиеся контакты 13 и 14 переключателя, потенциальные выводы резистора 25 обратной связи, компенсационного резистора 1 и термопреобразователя 2 сопротивления.Каждый блок 11, 12, 21 и 22 преобразования фиг, 2) содержит четыре пары управляющих .ключей 26-33, между обоими. точками которых подсоединены 50 запоминающие конденсаторы 34 и 35,. Информационные входные сигналы подключаются к входам клочей 26, 28 и 30, 32, Выходы ключей 29 и 33 соединены между собою, а выходы ключей 27 55 и 31 служат выходом блока преобразования. Управляющие входы ключей 26, 28, 30 и 32 подклочены к одному выхоаду генератора 36 прямоугольных импульсов, а управляющие входы другихключей 27, 29, 31. й 33 подключены кдругому выходу генератора 36.Схема блока преобразования работает следующим образом,В первый полупериод управляющегонапряжения генератора 36 клочи 2628, 30 и 32 замкнуты, а ключи 27, 29,31 и 33 разомкнуты, Конденсаторы 34 и35 заряжаются до уровней напряжений,поданных на входы блока преобразования.Во второй полупериод ключи 26, 28,30 и 32 размыкаются, а ключи 27, 29,31 и 33 замыкаются, подклочая конденсаторы 34 и 35 к выходу блока преобразования. При этом выходное напряжение блока равно разности входных напряженийПри указанных на Фиг. 1 положенияхконтактов 13, 14, 4, 8 и 18 переклоча"теля ток 1 О источника напряжения 6,протекая через термопреобраэователи 2и 3, реохорд 5 создает на них падения напряжения. Выходное напряжениеблока 11 равно(В -Р; 1, (1)а выходйое йапряжение олока 12(21-1) ,Д где х - относительное положение движ"ка реохорда 5, отсчитываемоеот верхнего его вывода,0 х 1.На вход усилителя 15 поочередно,осо сдвигом на 180 , подаются прямо"угольные импульсы с амплитудами, равными напряжениям по формулам ( 1)и (2). Разность этих амплитуд усиливается усилителями 15 и 19 и подает"ся на двигатель 20, вал которого,вращаясь, перемещает движок реохор"да 5 до обеспечения равенства напряжений (1) и ( 2 ), из которого следует; т,е, положение движка реохорда 5 пропорционально разности сопротивлений термопреобразователей 2 и 3, т,е. из" меряемой разности температур,При измерении температуры с помощью термопреобразователя 2 контакты 13, 14, 4, Ви 18 переключаются и вместо термопреобразователя 3 к входу блока 11 подключается компенса"1029ционный резистор 7, а параллельно реохорду 5 подсоединяется шунтирующий резистор 9, обеспечивающий изменение диапазона измерения температуры. В этом случае показания устройства про порциональны температуре среды., в ко- торой расположен термЬпреобразова. тель 2, т.е. =об 1 ФЬЮр 10Одновременно для обеспечения постоянства чувствительности устройства в режиме измерения температуры к выходу Усилителя 15 подклю" 15 чается делитель напряжения ( резис" торы 16 и 1), уменьщающий общий коэффициент усиления усилительного тракта.Для обеспечения линейности акал 2 в режимах измерения разности температур и температуры в устройстве предусмотрен канал коррекции., состо". ящий из блоков 21 и 22 преобразования, выводы которых через усилитель 23 25 фаэочувствительный выпрямитель 24, резистор 25 обратной связи подключены к верхнему выводу реохорда 5., Канал коррекции представляет собою статический преобразователь суммы темпе ратур, иэмеряемцх термопреобразователями 2 и 3, в пропорциональный ток, протекающий через резистор 25 и рео-хорд 5. Этот ток, протекая через ре"охорд 5, создает на нем дополнитель"ное напряжение,. корректирующее нелинейность характеристики преобразования платиновых термопреобраэова"телей сопротивления.При измерении температуры ток коррекции пропорционален непосредственно измеряемой температуре,Точность работы устройства опреде"ляется в основном параметрами управляемых ключей и запоминающих конденсаторов.Применение предлагаемого устройст"ва обеспечивает измерение одним уст"ройством температуры и разности тем"ператур, линейную зависимость междупоказаниями и измеряемыми величинами простоту и низкую стоимость устройства благодаря использованию измеряемых термопреобраэователей дляцелей коррекции нелинейности, без дополнительных термопреобразователей,отсутствие влияния измерения сопротивления линии связи на точность измерения и высокую .точность измерения,Устройство .реализовано в прибореследящего уравновеаивания для измерения разности. температур и температуры е точностью + 0,53 соответственно в диапазонвхй 5 фС и+100 С припомощи платиновых термопреобразователей сопротивления 100 П.Сост к Техо ааааав 1 ДЩФилиал П вв 1 еееееея,а Релактоо А, Хим е а ев а е Е вв Е е е а ею еЗаказ МЯУ/39ВНИ ТираИ Госудаделам иИоскваеевееП Яатен витель Н. Горшкова8 ИКостик; К873 Прственного комитета СССРобретений и открытийЖРаувскяа наб. а, МавваеевеаеаввваееВВмеаевв