Устройство для регулирования температуры

(51)М, Кл. 005 Э 23/19 Гооудерстеенцй квинтет СССР но делан изобретений н открытийДата опубликования описания 25,02,82(72) Авторы изобретения бЮ, Н, Бобков, Р. В. Магера, О, Р. Куделич и . М. ШупляксДрогобычский госупарственный пепагогически институтим, И. франка(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к термометрии, осуществляемой метопами яперного квапрупольного резонанса (ЯКР) и может быть использовано цля построения системы регулирования и измерения температуры с импульсным резонансным яаерно 5 квапрупольным преобразователем.Известно устройство аля регулировани я темпера туры, построенное .на основе стационарной метоаики вьщеления сигнала ЯКР, в котором резонансный генера 10 тор синхронизирован по линии поглощения ЯКР с помшью цепи обратной связи через фазовый детектор 1 ) .Оанако такое устройство, в связи с1 пацением побротности колебательного. контура, работоспособно только в положительном температурном аиапазоне по 120 С.По основному авт. св. М 481029 из 20 вестно устройство аля регулирования температуры, сопержашее запаюший и резонансный генераторы, выхопы которых поаключены к элементу сравнения, соепипенному с исполнительным элементом И, измерительный блок, а также импульсно- программный блок, мопулятор, супергетеропинный преобразователь-усилитель,цетектор, пороговый элемент и экстремальный регулятор, причем опии вхоп мопулятора попключен к выхопу резонансного генератора, цругой вкоп - к выхоцу импульсного программного блока, а выхоп - с измерительным блоком, который через послеаовательно соециненные супергетеропинный преобразоватеж усилитель, петектор, пороговый элемент и экстремальный регулятор попключен к резо нансному генератору.В этом устройстве регулирование температуры произвопится по моменту совмещения частот запаюшего генератора и ЯКР, опреаеляемому по.максимальной плительности сигналов яперной инцукции или спинового эха. С целью повышения точности их установки выхопные рапиосигналы измерительного блока, снимаемые с колебательного контура в супергетеро 9075 14цинном преобразователе-усилителе (СПУ), усиливаются усилием высокой частоты, преобразуются в частоте в смесителе, управляемом гетероцином, частота колебаний которого согласуется системой автоматической подстройки частоты резонансного генератора, и усиливается усилителем промежуточной частоты, после чего детектируются и сглаживаются детектором, с выхода которого сигналы О ЯКР поступают на вход порогового элемента, создающего на выходе вицеоимпульсы, длительность которых пропорциональна длительности выходных радиосигналов измерительного блока. Выходные сигналы порогового элемента воздействуют на экстремальный регулятор, который своим выходным управляющим сигналом изменяет частоту колебаний резонансного генератора цо совпацения с частотой ЯКР.О температуре судят по резонанснойчастоте, соответствующей экстремальной длительности входных импульсов регулятора. Причем выбор сигнала управления в эк-стремальном регуляторе определяется сигналами, поступающими. из импульсного программного блока и различающимися по временным факторам 21 .Нецостатком этого устройства явля- Зо ется низкая точность регулирования температуры, вызванная потерей части информационного параметра, обусловленная уменьшением длительности импульса, величина которого опрецеляется уровнем срабатывания порогового устройства, а также осуществление регулирования по одному (а именно по длительности) из цвух.переменных параметров управляемого сигнала. Кроме того, использование в качестве управляемого параметра в пороговом экстремальном регуляторе сигналов ядерной индукции и спинового эха с узкой линией поглощения, т.е. с малой длительностью, затрудняет работу послец-ыего. Нецостатком указанного устройства является также невозможность использования его в качестве широкоциапазонного импульсного ЯКР-измерителя температуры, обусловленная наличием в нем блоков, задающих температуру в точке измерения, и ограниченностью зоны захвата резонансной характеристики ЯКР.Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем,что в устройство цля регулирования температуры введены послецовательно соединенные интегратор и первый ключевойэлемент, выход которого связан с входомэкстремального регулятора, а первыйвход интегратора - с выходом детектора,причем вторые входы интегратора и первого ключевого элемента связаны соответственно с вторым и третьим выходами импульсного программного блока, атакие введены частотомер, последовательно соединенные термодатчик, измерительный преобразователь, функциональный преобразователь перемещение-напряжение и сумматор, а также второй ключев о й элемент, перв ый вхо ц к о тор огосвязан с вторым выходом измерительного преобразователя, второй вхоц - с выхоцом экстремального регулятора, а выход через сумматор подключен к входурезонансного генератора, к выходу которого подключен частотомер.На фиг. 1 показана схема прецлагаемого устройства по и. 1 формулы изобретения; на фиг, 2 - по п. 2 формулы изобретения; на фиг, 3 - зависимость частоты ЯКР от температуры,Устройство (фиг, 1) содержит элемент сравнения - реверсивный счетчик1, задающий генератор 2, резонансныйгенератор 3, исполнительный элемент 4,тепловой нагреватель 5, обьект 6 управления, измерительный блок 7, импульсный программный блок 8, модулятор 9,СПУ 10, детектор 11, интегратор 12,первый ключевой элемент 13 и экстремальный регулятор 14 напряжения.Устройство работает следующим образом.Высокочастотные колебания резонансного генератора 3 поступают в модулятор 9, вырабатывающий по программе импульсного программного блока 8 зондирующие импульсы, воздействующие на измерительный блок 7, воспринимающий с обьекта 6 управления изменение теплового режима, который зацается частотой задающего генератора 2 через послецовательно соединенные реверсивный счетчик 1, сравнивающий частоты задающего 2 и резонансного 3 генераторов, исполнительный элемент 4 и тепловой нагреватель 5. Выхоцной сигнал с измерительного блока .7 после усиления в СПУ 10 детектируется детектором 11 и поступает на измерительный вход интегратора 12, Импульсный программный5 9075блок 8 включает интегратор 12 в моментокончания первого зонцируюше о импульса, что обеспечивает интегрирование сигнала свобопной инаукции а когца выхоцной сигнал интегратора 12 постигает 5некоторого порогового уровня, то включается первый ключевой элемент 13, который остается во включенном состояниицо окончания процесса интегрирования.Длительность импульса, полченногона выхоце ключевого элемента 13, пропорциона льн ая плоша пи, огр аниченно й сигналом свобоцной инцукции, и используется в качестве управляющего сигналаэкстремального регулятора 14 напряжения, который поцстраивает частоту резонансного генератора 3 ао максимальной цлительности этого импульса, чтосоответствует максимальной плошаци, ограниченной сигнлом свобоцной инцукции. гоУстройство (фиг, 2) соаержит резонансный генератор 3, моцулятор 8, импульсный программный блок 8, совмешенный измерительный блок 15, включаюший узкоциапазонный измерительный, 25блок 16 ЯКР-канала, состоящий из блоков1, 2, 3, 4, 5 и 6, термоцатчик 17, СПУ 10,цетектор 11, пороговый элемент 18, экстремальный регулятор 14, измерительный преобразователь 19, второй ключе- зовой элемент 20, функциональный преобразователь 21 перемешение-нанряжение,сумматор 22 и частотомер 23, Зависимость частоты ЯКР 4 от температуры Тпрепставляет собой кривую линию 24, азона захвата ЯКР - зону, ограниченнуюосями 0 и Т и кривыми 25 и 26,Устройство работает следующим образом.40Сигнал ЯКР отсутствует во включенном устройстве, когца рассогласование частоты резонансногс генератора 3 и температуры в точке измерения воспринимаемой измерительным блоком 16 ЯКР-канала и термоцатчиком 17, превышает зону захвата, ограниченную кривыми 25 и 26, При этом сигнал термоцатчика 17 поступает на вхоц измерительного преобразователя 19, изменяя вы 50 хопной сигнал послепнего по соответствия значению измеряемой температуры, причем сигнал управления измерительного преобразователя 19 (т.е. сигнал ошибки канала грубого измерения температуры)55 отключает на время рассогласования с помршью ключевого элемента 20 выхоц экстремального регулятора 14 от оцного из вхопов сумматора 22. Выхопной сигнал измерительного преобразователя 19, пропорциональный измеряемой температуре и препставляет собой механическов перемещение (угол), возцействует на вхоц функционального преобразователя 2 1, причем функция преобразования преобразователя 21 является согласующей межцу зависимостью частоты ЯКР 9 рабочего вещества от температуры Т (кривая 24) и зависимостью частоты резонансного генератора от управляемого напряжения. Поэтому при постижении выхоцным сигналом термоцатчика 17 значения, соответствующего измеряемой температуре, на выхоце функционального преобразователя 2 1 образуется такое напряжение, которое, буцучи перецанным через сумматор 22 на управляющий вхоц резонансного генератора 3, привопит к изменению частоты послецнего цо значения, соответствующего измеряемой температуре, опрепеляемой блоками канала грубого измерения температуры термоцатчика 17, измерительного преобразователя 19, а также преобразователя 21. Если эта по- решность не превышает половины ширины зоны захвата ЯКР-измерителя температуры, ограниченной кривыми 25 и 26, что легко может быть осуществлено соответствующим выбором параметром ук.азанных блоков, то в результате использования канала грубого измерения температуры ЯКР-измеритель температуры ввоцится в зону захвата, ограниченную кривыми 25 и 26, и послецуюшее изменение частоты резонансного генератора 3 осуществляется каналом точного измерения температуры, -соцержашим узкоциапазонный измерительный блок 16 ЯКР- канала, соцержаший заааюший генератор, элемент сравнения, исполнительный элемент и измерительный блок, В результате окончания согласования выхопного сигнала измерительного преобразователя 19 с сигналом термоцатчика 17 сигнал ошибки канада грубого измерения температуры исчезает, что привоцит к включению ключевого элемента 20 и соеаинению выхоца экстремального регулятора 14 со вторым вхоцом сумматора 22, Таким образом, на управляющий вхоц резонансного генератора 3 поцается выхоппое напряжение сумматора 22, состоящее из цвух составляюших, оцна из которых опрецеляется результатом грубого измерения температуры, аругая - точного измерения.При работе импульсного ЯКР-измерителя в зоне захвата, ограниченной кри 7 907выми 25 и 26, высокочастотное напряжение резонансного генератора 3 возаействует на модулятор 9 по программе,опрецеляемой импульсным программнымблоком 8 причем моцулятор 9 создает зонцирующие рааиоимпульсы, возцействуюшие на измерительный блок 16ЯКР-канала, на выхоце которого образуются сигналы резонанса усиливаемыеи преобразуемые в СПУ 10, цетектиру оемые цетектором 11 и преобразуемыев цлительность выхоцных вицеонмпульсов порогового элемента 18.Выхоаные импульсы порогового элемента 18 поступают на вхоц экстремального регулятора 14, который своим выхоцным сигналом, поцаваемым черезсумматор 22 на управляющий вхоп резонансного генератора 3, изменяет частоту этого генератора цо максимальной 20величины длительности входных импульсов экстремального регулятора 14, образующихся при точном соответствиичастоты резонансного генератора 3 ичастоты, соответствующей измеряемой 25температуре.При работе точного канала измерениятемпературы устройство грубого каналаизмерения температуры в связи с низкойего чувствительностью практически не ЗОизменяет своего состояния.В случае, когпа при включении устройства рассогласование частоты резонансного генератора 3 и частоты, соответствующей измеряемой температуре, непревышает зоны захвата ЯКР-измерителя температуры, ограниченной кривыми25 и 26, то канал грубого измерениятемпературы в силу низкой его чувствительности не функционирует, и настройка частоты резонансного генератора 3осуществляется экстремальным регулятором 14 непосрецственно,Предлагаемое изобретение обеспечивает автоматическое ввецение ЯКР-измерителя температуры в зону захвата прикажаом его включении путем использования дополнительного широкоциапазонногоизмерителя температуры цля преаварительной настройки частоты резонансногогенератора, а также позволяет произвоаить грубый отсчет измеряемой величины по гоказаниям широкоциапазонного измерителя, точный - по показаниям ЯКР-измерителя. 1 ри этом улучшаются как цинамические, так и статические характеристики измерительОба технических решения могут использоваться как отцельно пля постижения поставленной цели так и совместно в составе одного устройства.В предлагаемом устройстве (фиг. 1) регулирование температуры произвопится по управляющему сигналу, оцениваемому с нулевого уровня по его плошади, что повышает точность регулирования на 15- 20%.Фор мула изобретения1. Устройство цля регулирования температуры по авт, св, СССР М. 481029,отличающеесятем, что,сцелью повышения точности, оно соаержитпоследовательно соединенные интегратори первый ключевой элемент, выход которого связан с входом экстремального регулятора, а первый вхоц интегратора -с выхоцом цетектора, причем вторыевходы интегратора и первого ключевогоэлемента связаны соответственно с вторым и третьим выхоцами импульсногопро гра м много б лок а.2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства оно соаержит частотомер, последовательно соециненные термодатчик,измерительный преобразователь, функ-циональный преобразователь перемешение 1напряжение и сумматор, а также второйключевой элемент, первый вхоа которогосвязан с вторым выходом измерительного преобра зова теля, в торой вход - свыхоцом экстремального регулятора, авыхоц через сумматор подключен к входу резонансного генератора, к выхоцукоторого поцключен частотомер.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США4063150,кл. 325/05, опублик. 1976,2. Авторское свицетельство СССРМ 481029, кл. О 05 Э 23/19, 1973Составитель Л, ПтенцоваРецактор В. Данко Техрец,Т. Маточка, Корректор С. ЩомакЗакав 588/56 Тираж 908 ПоцписноеВНИИ ПИ Госуцарственного комитета СССРпо целам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., и, 4/5Филиал ППП "Патент" г, Ужгороц, ул. Проектная, 4