Устройство для измерения температуры

(5)4 С 01 К 7/ ОСУЛАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛЛМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ 54) УСТРОЛТУРЫ57) Изобртвам, обеературныхбраэных с ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕ 3829540/24-1025.12.8415,07.86. Бюл.26Специальное конструкторско-тгическое бюро Морского гидроЬского института ЛН УССРВ,С.1(оган и В.И.Ведищев536.531(088.8)Лвторское свидетельство СССР1946, кл, С 01 К 3/04, 1979.вторское свидетельство СССР8872, кл. С 01 К 7/00, 979.(21) (22) (46) (71) поло я кенен строи е тем етение относитс спечивающим измпрофилей жидких и ред и может быть ис океанологических и ных исследованиях. оль- рыбо зиче (72) (53) (56)82 зовано прхоэяйственизобретени ел- повышение точноаспределения темпе атурь(Т)ойстизмерения по длине тупрощение оватТ 1 рмопреоб стройств801244507 и вд помещают г среду, температурукоторой измеряют. Р блоке 6 обработки ицформации т рограммцо зддаетсярежттм запомицация. Ед уттрдтзЕятоцийвход аналого-цифрового преобразовдтез:тя е,т) Ц 1) 4 по стуттмоз ттмпульсы 3 с -пуст:а с формирователя 5, а ца другойт)ход ИЯП 4 - сигнал с вьехода усилителя 3, последций сигнал процорциоцалесоцротттвтенттто участка измарительныхжил 8, 9, раэмещецньг( ежду входомпреобразователя 2 сопзотивтен 151 ипервой нормально .замкнутой пдрой Изобретение относится к тсьцераТУ 1 ЦЬМ ИЗМЕРЕНИЯМ, Д ИМЕННС К )СтРйствдм обеспеств;ощи Измерение теме рая у)тых профилей жидктех и газообразных сред, и может быть псцользовдно, в частности, при окед- ПОЕОтттЕСКЕХ и рЫбОХОэяйСтВЕННЫХ ИС- тстЕЕДттан 151 Х ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРатУРЫ МО;СКОй ВОдЬ ПО трдЕКторцц Гтрсс)1 ття.Целью изобретения является повышение точности измерения распределения температуры по длине термопреобрдзотздция и упроецецие устройства з части выполнения термопреобразовдтеля,)и Фиг, 1 изображена структурная СХЕМД Отт)ОГО ИЭ ВОЗМОжпътХ ВаРИДЦТОВ выио,цепт 1 устройства; ца Фиг. 2 вдрпдцт вклочетия электромагнитных реле с временной задер)ккой нд Фцг, 3 - вариант выполнсцитт ЕЬормиро. вдтстля команд управления; на Фтп. 4 - временная диаграмма его работы.Устроиство для измерения температуры содержит (фтег. 1) термопреобраэотздтель 1, преобразователь 2 сопротвлеция в цапряжение, усилитель 3, дивного-цифровой преобразователь 4, Формирователь 5 команд уттравлецтея, блок б обработки информдцитт, регистратор 7.Тертспреобразователь 1 выполнен в Виде кабеля с ттзмертельГЕм 1 жилами 3 и 9, дополнительными жилами О и 11 и содержит определенное число реле 12. Измерительные )килы 8 и 9 5111155 отсл термоцреобрдэователем, д дтоцолцтттельньте жилы 10 и 11 служат для подачи питания ца обмотки рекоИактов реле 12. Р стЦП 4 сигналпреобр;Зуется в ци(Ьровой код, постуттевощий и блок обработки тцформациие 13 ОР:) 6, Формировдтелт, 5 вк:1 оттаетцдттряженце птттания цодвс 7;имое по)китам 1011 к Обмоткам реле 12. Присрабдтывании реле 12 (Ьормттрсзвдтель 5запускает ЛтП 4 и цифровой код с егоГЕ 1 ХСда ИОСТтттсЗЕ)т ца РО 6, Гд ЗаПОм 111.Рт(те . 1)ОП;) в соотзетствит с и)Огра 1101 ие 7 БОЕится из )е)хд зсте(Пцдция з режим обрабстки ицсзормд 1 ии.з . П.Ф - лы, 4 иле2Б 1(с 1 че ство 1 зме 11 е,"11).".ых и;ил8 т 9 110 Гу)т тттсс 051 ЬЗОВЛТЬСЛ жилъ ИзЕПТС ртата С с,ОБЕ)ПНС 11110 И 3 д 1) 1 С и ЕОСТ )Ю тДетВцо," 1 тск 13)опе)отзДносттт от тем 5 пердтуры, напр мер из стдзцт, пп;еля.с материалу дополттитсльных жил Особттхтребтздтй не гредтявляется, оцпмогу о быть тзыполцецт, ттапрцмер, из1 а;тц:.й:(1)ОВО;.ОЕЗ. сО 1 С "тт: 15 ц ТЕ)Гто -11) Р Об т а 3 Охд 1 с.11 1 тощ.1 бьт 1 тзПт(71нстт., ндример ца основе металли -ческого провода марки ПУ 1 с удеттьным Э тат(.РЕЧЕСКтГ т с ттРОТИЗ-ЕЕЦИЕМ, Ранныст 127 Ом,м 11 рп 20 О итти кдбеля типа ГКР,. с последуощттм тдбт)езттцтствдтцте 1 мест вкл:очесил реле 12. З.тектртаг - нитные реле 12 служат для Езмецения длитты измртттельцых )1(1111.Об).О(п(и ццтдцттт кажт;ого реле вклю.5 пс" ЧЕ 1сежДУ ДОИтттцттецт)нт 1 с жИтаМИ10 и 1Одна из;топол;тите;ьт ых жттл, ндприар, жи;тд О выно:и:ецд с разрывами через ормально разомкнутые ко 1 так 1 ы 7 Рле , 2, а сэме)1 ттет 1 ьтые жилы 8 и 9 соед:птецы между собой через нормаль;то замкнутые контакть рс ттс)Б качестве реле 12 тонут использоваться мттциддюрцые реле с двумя3 З Пар ЕКЛЮЧаОт:МИ Грс) ППЯМИ. КС ИТЯ КТОВ11 РО 1 тс. Мс ЛЫС ГЕЕ)1(КО 11 Т с К с ЦЫС (.О 11) О - т 1 ЗЛЕстт 1, ЦаПРПМЕР ГЕРКОЦОВЫЕ;)ЕЛЕ. (длитество реле соответствует числу учдсткотз цзмеретцея температурного тт 7 офтпя Задержка фремени срабатыванитт таких реле составляет ь 15 мс, что позволяет обеспеч;тть синхронную работу моментов срдбдтьванин реле изапуска ацалого-цифрового преобразовация (ЛЦП), быстродействие которыхв микросхемцом исполнении составляетне более 0,5 мс. Временем срабатывания реле можно управлять посредством элементов задержки, представляющие собой ВС в цеци, включенные так, как показано ца фиг. 2, Задержка срабатывания реле 12 может быть вызвана, например, необходимостью повышения точности измерения путем осредцеция результата измерений,по каждому участку первичного преобразователя 1, а также необходимостью увеличения постояццой времени срабатывания реле 12 по сравнению с временем переходных процессов измерительной части устройства. При этом время включения каждого последующего реле 12 может составлять величину порядка сотен миллисекунд, например, при К = 20 10 Ом; С - 25 1 О Ф;= 500 мс.Преобразователь 2 сопротивлетптя в цапряжецце служит для преобразования сопротивления в напряжение ц оц представляет собой, например, мостовую схему, выполненную на высокочастотных резисторах, имеющих малую температурную нестабильность.Усилитель 3 служит для усиления сигналов до уровня, обеспечивающего надежную работу последующих блоков.Формирователь 5 команд управления осуществляет формировацце импульсов запуска реле 12 и ЛЦП 4, а также .считывацие информации с ЛЦП в блок 6 обработки информации, Формирователь команд управления содержит генератор 13 импульсов, формирователь 14 импульсов запускаусилитель 15 напряжения, дифферецциатор 16, усилитель - ограничитель 17, элемент ИЛИ 18, схемы 19-21 временной задержки и резистор 22.Генератор 13 импульсов нредцаэначец для формирования импульсов, которые через элемент ИЛИ 18 осуществляют управленце запуском ЛЦП 4 в начале каждого цикла измерения.Схема 19 временной задержки обеспечивает временную задержку импуль-. сов, формируемых генератором 13 импульсов, ца время, необходимое для проведения измерения сопротивления участка между входом преобразователя 2 сопротивления и первой нормально ,замкнутой парой контактов реле 12. Формирователь 14 импульсов запускаформирует импульс длительностью, равной суммарному времени срабатываниявсех реле 12,Резистор 22 является датчикомтока, падение напряжения ца которомпропорционально току потребленияобмоток ре:те 12. Усилитель 15 обеспечивает усиление напряжения с резистора 22. Лифферецциатор 14 служитдля выделения фронта перепада выходного уровня напряжения с выхода уси 1 лителя 15, вызванное скачкообразнымизменением сопротивления измерительных жил 8 и 9, прц срабатывании реле 12.Усилитель-ограничитель 17 предназначен для формирования импульса,передцтьй фронт которого соответствует моменту подключения очередногоучастка термопреобразователя 1. Схема 20 временной задержки формируетвремеццую задержку поступающих импульсов, Элемент ИЛ 18 предназначен5для запуска ЛЦГ от схемы 20 илц генератора 13 импульсов.Схема 21 временной задержки предназначена для задержки импульсов,поступающих с элемента ИЛИ 18 на30время, необходимое для срабатывания ЛЦП,Формирователь .команд управленияработает следующим образом.Генератор 13 формирует последовательность импульсов с большой скважностью (фиг. 4, а). Время между двумясоседними импульсами выбирается изусловия ), где , - полноевремя измерения всех участков преобразователя 1:- длительность ттмпульса литацти реле 12. Импульс сгенератора 13 запускает схему 19временной задержки 19, которая задерживает запуск формирователя 14 45 на время , (фцг. 4, б), необходимое для проведения измерения сопро- .тивления участка измерительных жил 8и 9 между входом преобразователя 2сопротивления ц первой нормально 5 О замкнутой парой контактов реле 12термопрсобразозателя 1. Затем формирователь 14 формирует импульсы питания реле 12 (фиг. 4, б) длительностью и1, равной времени срабаты вация всех реле термопреобразовател, где и - количество реле;время срабатывания одного реле. Напряжение питания ца обмотки реле 12 с5 12445Формирователя 14 подается ца резистор 22. При поочередном срдбатьпзацииреле 12 на резисторе 22 появляется9ступенчатое напряжение из-зд скач"кообразного изменения тока .потреб 5ляемого обмоткагш репе (фиг. 4 в).Это напряжение усиливается усилителем 5, Фронты ступенчатого цацряжештя нд резисторе 22 выделяются диффе.ренциатором 16, усилтпзаются и ограни 10чиваются усилителем-ограничителем17 (фиг. 4, г), С усилителя-ограничителя 17 сформированцьге импульсыпоступают на схему 20 времецнойзадержки, которая Формирует ттлсттульс,задержанный на время с (Фиг. т, д),необходимое для окончания переходныхпроцессов в.устройстве при ттодтслточеции очередного участка термоцреобраэоцателя 1. Импульсы со схелсы 20задержки поступают цд эпемецг ИЛИ 18,цд другой вход элеметстд И 181 18 поступает импульс с гецератород О, С выхода элемента ИЛИ 13 (фиг, 4, е) тптттульсьт поступдтот ца управлятощтп 1 вход 7 гЛЩ 1 4 и нд схему 21 времешсой заде 1 эжки, которая вырабатывает импульсчерез время ь (Фиг, 4, ж), большем3времени срабатывдштя ттЦп 4,ЗОС вьиода схемы 21 временной задержки тмпульсьт разрешения считывания информации (с 11 иг 5 4, ж 1 с ЛЦП 4поступают в блок 6 обработки информации,Блок 6 обработки. ш 1 формдции вьсттол цяет Функции здпомшгдющего устройства, ьыборкп необходимых эттдчетстсст измеренпт, операцию вычиташгп кодов ивывода ицфорггацтттт на регистратор 7.Оц может быть реализован нд базесерийного микропроцессорного комплекта и стацдартнык серийньпс микросхемах, включенттпс в соответствии сицсгрукцичми по их применению,устройство дпя измерения темпера 45ууры работает следующим образом,Термопреобразовдтель 1 устройствапомещают в среду, температуру которой надлежит измерять, например вфйморскую воду, В блоке обработки ипформдции программно задается режимзапоминания. После этого ца утсравзсзтющий вход АЦП 4 поступают импульсызапуска с Формироватс:ля 5. При этогцд вход ЛЦП 4 поступает сигнал свыхода усилителя 3. Этот сигнал пропорционален сопротивпешпо участкаиэлсеригезсьттьтх жил 8 и 9, рдзгсещетисо 07 бго между входом преобразователя 2 со проттпзлеттия и первой цо 1 эмалвцо эам" кцутой парой котстактотз реле 12.В тт,ЦП 4 сигсал преобразуется в цифротзой код, который с. вьтхсэда ЛЦП 4 тсоступстет и блок 6 обработки ицформацс ссгде запоминается .Затем формцротзатель 5 команд упрдзпессия включает напряжение питания, подводимоо по дополнительным жилам 10 и 11 к обмоткам реле 12. 1 ерез истер:здл времени срабатттцатсти, равный врелсетст срабатывания реле 12, нормально замкнутые контакты этого реле размыкаются, а нормально разомкнутые конта.сгы жилы 10 эатсьтгкатотсЯ. После этого формссротздтезсь 5 команд управле ся Ос ще стттля ет 3 астъск ИП 1 тсфсэо вой тсод с его выхода, прбпорцттотта 1 сьттьттс сопротивлецито цэмерительттьк жил 8 и 9 ца участке между входом преобразователя 2 соттрогитзления и нормально замкцутымп контактами жцзс 8 и 9 спедуюшего реле, поступает в блок 6 обработки информации, где запоминается, Через интервал времени, равный времени срабатывания резте, осуще "твпястся размыкание эдмкттутьттс контактов следующего реле, вкзпочецньтх мсхсду жтсзсалстт 8 и 9, и замыланис контастон этого репе ц жиле 10, при этом описатсцые выше операции повто 111 зяютс 51После вктпачеция ттоследцего реле 11 проведения измерения сопротивления измерительтык жил 8 и 9 по всей дли-, не формирователь комавд управления втсзтсочдет цдпряжение, подаваемое нд обмотки реле 12 через дополнительные жилы 10 и 11, все реле обесточатся и возвратятся в исходное состояние.Блок б обработки инфорлтации в соотгетствии с заданной программоц переводится пз режима эдпомицация в режим обработки пнформдци;1. Режимов обработки ицформацитт может бьсть два: режим.измеренич средней температуры всего профиля среды, прилпскаютяего к стзгтсритеззьттт 1 тч э:.илам 8 тт 9 и 1 эежим ттэмеретттс 51 средней тегптературы отдельных участков профилч ограцичецтцтх 1;оптантами реле 12, вкзпочетстсыми между жтслдми 8 и 9, Режим измерецття задается, например, оператором. В р ежтгме тзлсересття всего температурного профиля в регистратор 7 с блока 6 О.работси ицформацис подасотс 51 коды. ссответствусощие суммарному2 ч 4507 о тт) сопротивлецттю измерцтельцых жттл 8и 9, В режиме измерения средтейтемпературы отдельных участков бзтак 6обработки ттттфорлтацтттт осугтествзтяетвычитацтте кодов, соответствующихграттицам измеряемых кодов па алгоритму, д И; = М; - И;, тдедЯкод, соответствующий средней температуре з.-го участка; И; - кодсоатветстнуктщий средней температуревсего профиля, примыкающего к этомуучастку; И;7, - код, соответствующий средней температуре профиля,вклтСтаищтт 1 т э тот учл сток,Формула из оо ре теция 1, Устройства для измерения темпе ратуры, содержащее термопреобраэователь в виде кабеля с двумя измсрительными жилами, подключенными квходу преобразователя сапротитзлецияв ттаттряжеттие, выход которого черезусттлтттель и аналого-цифраваи преобразователь подключен к входу блокаобработки информации, соединенномус регистраторам, о т л тт ч а ю щ ее с я тем, чта, с целью поныщеццяточност;т измерецття распределениятемпературы по длине термопреабрязователя и упрощения устройства вчасти выполнения термопреобразователя, н пего введены Формирователь команд уттравлеттия и электромагнитныереле, закрепленные на кабеле, снабженцам двумя дополттительными жтттталти,при этом нормально замкнутые контакты электромагнитных реле соединены с измерительными жилями, а выводы обмоток реле саедтшецы с допалтттттсльными жилами кабеля, подключеццыми к у птттающелту выходу формирователя управления, первыйт и второй управляющие выходы которого подттлючеттьт соответеттзетттто к управлятстттттм входам аналогоцифрового преобразователя и блокаобработки информации, причем нормаль О цо разомкнутые коцтактьт каждого релезле кт рама гчит наго реле соед 1 тце ньт сконцами одной из допозттттттельттьтх жилкабеля, разомкнутой в месте расположеттття реле.152. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что форлтирователь колтаттд управления содержит соединецные последовательна генератор импульсов, первую схему временной задержки ттформирователь импульсон запуска,выходы като ра го подключены. к питатощему выходу формирователя камацдупратзлеция непосредственно черезрезистор, подключенный к входуусилителя, выход которого через дифферсцциатор, усилитель-ограцичительи вторую схему временной зацержкиподключен к цертзому тзходу элементаИЛИ, второй вход которого соединен с 30выходам генератора ттлтпульсов, а выход подключен к входу третьей схемывременной задержки и первому управляющему. выходу формирователя командуправленття, второй управляющий выходкоторого соединен с выходом третьейсхелты времештой задержки.2445 О 7 Редактор Ю, Серед Г. Решетник Заказ 3906/44 ираж 77 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Иосква, Ж, Рэлшскан цаб., д. 4/5 Производственно-полиграфинсское предприятие г, Уж .жгород, ул. роектная,П Составитель В.Техред В.Кадар никовКорре