Устройство для измерения температуры

/ЕНИЯ ТЕИПЕ СТРОЙСТВОДЛЯ ОПР(54РАТ (57 льизнне овы- из- раз- стзовацомерениконвершениемеренирушени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(53) 536.532(088.8) (56) Авторское свидетельстУ 1064159, кл. С 01 К 7/02 зобретение может быть испов черной металлургии грии температуры металла в втера. Цель изобретения -точности исключения ошибоя, вызванных перегревом ием термопреобразователя. ройство содержит термопреобраэователь 1, согласующий блок 2, аналого-цифровой преобразователь 3, филь" тры 4 и 8 низкой частоты, блоки 5, 10, 21 сравнения, блок 6 управления, блоки 12, 15, 19, 20 памяти, счетчик, 11 числа совпадений, регистратор 13 информационное табло 14, счетчик .16 числа измерений, вычислительные блоки 17 и 1.8 и блок 22 постоянной па-, мяти. Введение новых элементов.и об- разование новых связей между элементами устройства позволяют определять температуру путем регистрации сигна- ла на начальном участке температурной кривой. Осуществляют подбор наи- Е лучшей искомой температуры по.моду-фд лю наименьших квадратов для заданно. %ФУ го диапазона значений коэффициентов характеризующих термическую инерцию . термопреобразователя 1. Изобретение Ядополнительное к основному авт.св У 1064159. 5 ил.. использовано в черной металлургиипри измерении температуры металла вванне конвертера, и является усовершенствованием известного устройствапо авт.сн. У 1064159,Известное устройство для измерениятемпературы, содержащее термопре.обраэователь, подключенный черезсогласующий блок к входу аналогоцйфрового преобразователя, первыйблок сравнения, входы которого соединены с выходамк первого и второгоблоков памяти, а выход подключен квходу счетчика числа совпадений, выход которого соединен с управляющими входами цифрового регистраторак информационного табло, блок управления, вход которого соединен с вы"ходом аналого-цифрового преобразователя и, управляющим входом счетчикачисла совпадений, а выходы подключены к управляющим входам первого и,второго блоков памяти, третий блокпамяти, два фильтра низкой частотыи второй блок сравнения, входы кото, рого непосредственно и через пер"вый Фильтр низкой частоты соединены с выходом аналого-цифрового пре"образователя, а выход через второйфипьтр низкой частоты подключен,кинформационным входам первого и второго блоков памяти, при этом инфор- ..мационный вход третьего блока памяти соединен с выходом первого фильт-ра низкои частоты,выход подключен.к информационным входам цифровогорегистратора и информационного табло, а управляющий вход соединен свыходом счетчика числа совпадений.Целью изобретения является повьг.шение точности измерения путем исключения ошибок измерения, вызванных перегревом и разрушением термопреобразователя.На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - структурнаясхема первого вычислительного блока;на Фиг. 3 - структурная схема второго вычислительного блока; нафкг. 4 - схема блока управления;на фиг5 - температурные кривые -нагрева термопреобразователя.Устройство (фиг, 1) содержит термопреобразователь 1, подключениыйчерез согласующий блок 2 к входу,аналого"цифрового преобразователя3, первый выход которого соединен 038502с входом первого фильтра 4 низкой частоты, первый блок 5 сравнения, блок 6 управления, первый блок 7 памяти, второй фильтр 8 низкой частоты, второй блок 9 памяти, второй блок 10 сравнения, счетчик 11 числа совпадений, третий флок 12 памяти, цифровой регистратор 13, информационное табло 14, четвертый блок 15 1 О памяти, счетчик 16 числа. измерений,первый 17 и второй 18 вычислительные блоки, пятый 19 и шестой 20 блокипамяти, третий блок 21 сравнения иблок 22 постоянной памяти.15Принцип работы. устройства заключается в следующем. При изменении.температурыметалла в ванне конвертера следует учесть наличие двух 2 О разнотемпературных сред: собствен-но металла и слоя шлака, обогащенного кислородом, имеющего более высокую температуруПоэтому реальныетемпературные кривыеполученные 25 при измерении температуры металла в .ванне конвертера термопарамИ кратковременного погружения, имеют существенные особенности. Анализ этихкривых, приведенных на фиг, 5, по 3 О зволяет выделить несколько основных типов кривых. "Идеальные" температурные кривые (фиг. 5 а,8) имеют ровные протяженные температурные площадки; кривая (фиг. 5) характе" З 5 ризуется сильными помехами в области установившегося значения сигнала термопары; кривая (фиг. 5,) имеет наклонную температурную,площадкукривая (фиг, 5,) имеет "шлаковую"4 О температурную площадку. В то время,как истинное значение температурыравно ординате точки 2 этой кривой,разница этих двух значений может достигать 30-40 С; кривая (Фиг.5 с) 5 имеет участок резкого снижения сигнала термопары вследствие начавшегося ее разрушения. Анализ приведенных кривых показывает, что определение температуры металла путемрегистрации сигнала ка протяжеккыхучастках температурно 1"; кривой с установившимся эйачениЕм температуры,как в известном иэобретекик, не позволяет обеспечить высокой достоверности измерений. Поэтому в предлагаемом устройстве определение температуры осуществляется также путемрегистрации сигнала ка начальномучастке температуркой кривой. Исхо5 13 разователь 3, которнй запрещает дальнейшее прохождение информации с выхода аналого-циФрового преобразователя.Количество измерений вырабатывается равным временной длительности участка 1-2 температурных кривых 1 изображенных на фиг. 5, тем самцм осуществляется обработка сигнала только на участке 1-2, несущем достоверную информацию о температуре.Выходной код х(й) первого фильтра 4 низкой частоты вычитается вовтором компараторе 10 из выходного кода х(й) аналого-цифрового преобразователя 3. Из анализа выходногокода блока 10 сравнения Я(й) х(с)- -%(С) принимается решение о наличиистационарного участка на измеренномсигнале. Для этого код (В) поступает на второй фильтр 8 .низкой ча"стотц, где появляется вцсокочастот".ная измерительная помехаСтруктураи закон функционирования второгофильтра 8 низкой частоты аналогичныпервому фильтру 4 низкой частоты; ,С выхода второго фильтра 8 низкойчастоты цифровой код поочередно по". ступает на входы первого 7 и второ-.го 9 блоков памяти, Запись информации в блоки памяти обеспечиваетсяблоком 6 управления, который вырабатцвает импульсы разрешения на запись при поступлении управляющихсигналов с. вьмода аналого-цифровогопреобразователя 3, Таким образом,в первом 7 и втором 9 блоках памятизапоминаются и хранятся коды двухпоследовательных измерений, которцеподаются на вход первого компаратора 5. При наличии стационарного участка значения цифровых кодов предь 3- дущего и последующего измерений бу",дут одинаковыми, и компаратор 5 формирует на выходе сигнал, которцй поступает на счетчик. 11 числа совпадений н устанавливает его в нулевоеЭсостояние. Одновременно . этот аесигнал разрешает работу счетчикачисла совпадений. При наличии заданного числа близких измерений,например шести, счетчик 11 числа сов"падений формирует, сигнал, которыйвключает цифровой регистратор 13 иинформационное табло 4, а такае дает разрешение на запоминание в третьем блоке 12 памяти цифрового кодас выхода первого фильтра 4 низкойчастоты. На цифровом регистраторе 03850 613 и информационном табло 14 регист,рируется значение измеренного пара"метра, записанное в третьем блоке 12памяти. Если счетчик 1 числа. совпадений не наберет заданного числаблизких измерений, то он вырабатывает импульс для блока управления. По .этому импульсу блок 6 управленияосуществляет выборку первых эначе ний а и Ь из блока 22 постояннойпамяти, разрешает считывание значений х(й), накопленных в четвертомблоке 15 памяти первым 17 и вторым8 вцчислнтельнцми блоками, В пер вом вычислительном блоке 17 вычисляется первое приближение Т,:11(фиг, 2), в виде последовательносоединенньм коммутатора 23, первого .25 умноаителя 24, накопительного регистра 25, компаратора 26, второгоумноаителя 27, сумматора 28 н делителя 29, причем выход накопительно-.го регистра 25 соединен с первцм ЗО входом коммутатора 23, а на второфвход коммутатора 23 и второй входкомпаратора 26 постоянно подаетсяуровень логической "1". Ка вход первого умноаителя 24 подается а, иэ у блока 22 постоянной памяти (фнг.1),а на вход второго умноаителя 27 нзчетвертого блока 15 (фиг. 1) посту"пают значения х;(1). По окончаниивичислительного циклав сумматоре 28 4 О накапливается значениех;(й)(1-Ф 1 а 1-а); затем в делителе 29 производится деление полученного результата на значение Ь поступающееиз блока 22.постоянной памяти. Зна-чение Т , вычисленное первым вы-числительным блоком 17 эаписцваетсяв. пятый блок 19 памяти; ЗначенияяТ; х(С) (1-а) поступают во вто 1рои вьиислительньй блок )8, где производится вычисление. йР,2 х,. (1:)-2 т; х,(е) ( -а, )+у11+Т Ь,. Второй вычислительный блок 8 может.быть реализован, например, ввиде первого умножителя 31, выходкоторого соединен с входом первогосумматора 32, выход которого соединен с первым входом компаратора 33,второй вход, которого соединен с вы 5ходом масштабирующего блока 36, авыход - с первым входом второго сумматора 34, второй вход которогосоединен с выходом третьего умножителя 37, первый вход которого соединен с четвертым умножителем 38,,вход масштабирующего блока 36 соединен с.ныходом четвертого умножителя 35. На вход первого умножителя31 поступают значения из четвертого 5. блока 15 памя 1 и (фиг. 1), на входывтброго умножителя 35 поступают эначения Т, их (С)(-а,), определенные первым вычислительным блоком 20.17 (фиг, 1). Значение Т, также поступает на вход четвертого умножителя 28, значение Ь, из блока 22 постоянной памяти (Фиг. 1) поступаетна вход третьего умножителя 37: 25По,окончании вычислительного цикла в первом сумматоре 32 накаплива-ется значение ,Г х.(С), на выходемасштабйрующего блока 36 Формируется 3 Оя1значение 2 Т, (С) (1-а ), компара 1 т 1тор 33 производит вычитание этих значений а на выходе третьего умиожиЭг,теля 37 получается значение Т . Ь,и на выходе второго сумматора 34 Формируется значение Р которое записывается в шестой блок 20 памяти(фиг. 1). Затем блок 6 управленияосуществляет выборку следующих зна Очений а и Ь из блока 22 постояннойпамяти, Первым 17 н вторым 18 вычислительными блоками вычисляются значения Т и Р соответственно. Третийкомпаратор 21 вычисляет разность Ь,4=Р, -Р , если эта разность больше О,.то блок 6 управления осуществляет .выборку следующего значения а иэблока постоянной памяти, вычисляетсяТщ и Р , третий компаратор 21 вычис"ляет разность Ь =Р-Рз, если разностьбольше О, то процесс повторяетсяф- на каком-то шаге М значение Ь ста"нет больше О, значит значение Т.записанное в пятом блоке 19 памяти,будет наилучшим приближением температуры, при этом включаются цифровойрегистратор 13 и информационное табло 14 по сигналу от пятого блока .9 1303850 8памяти, и значение Тд , регистрируется на цифровом регистраторе 3 иинформационном табло 14 . Все блокиустройства могут быть реализованына основе стандартних схем, широкоприменяемых в вычислительной технике.Блок 6 управления может быть выполнен, например (фиг. 4), в виде,последовательно соединенных первоготриггера 39 с управляющим ныходоманалого-цифрового преобразователя3 (Фиг. 1), .выходы первого триггера39 и первого счетчика 40. соединеныс входами блоков 7 и 9, последонательно соединенных задающего генератора 41, второго 42, третьего 43,четвертого 44 счетчиков, а такжевторого триггера 45, причем входызадающего генератора 41 и второготриггера 45 соединены с выходом блока 1,выходы нторого счетчика 42соединены с входами четвертого блока 15 памяти и третьего 43 и четвертого 44 счетчиков, выходы которыхсоединены с входами,.блока 22 постоянной памяти, выход второго триггера 45 соединен с входами первого 17и, второго 18 вычислительных блоков.Блок 6 управления работает следующим образом, Тактовые импульсы свыхода аналого-цифроного преобразователя 3 поступают на вход первоготриггера 39, который ныдает поочередно разрешение на запись информации н первый 17 и второй 9 блокипамяти; первый счетчик 40 служит дляадресации памяти этих блоков. Припоступлении импульса из счетчика 1числа совпадений о том, что он ненабрал необходимого числа близкихизмерений, запускается задающийгенератор 41, соединенный с вторымсчетчиком 42, который осуществляетадресацию четвертого блока 15 памяти второй триггер 45 дает разрешение на работу первого 17 и второго 18 вычислительных блоков, После того, как второй счетчик 42 заполнится (до последнего заряда),возникает импульс переноса, посту;пающюй с его выхода на входы третьего 43 и четвертого 44 счетчиков инаращивающий их значения на едини- .цу, из блока, 22 постоянной памятиизвлекаются следующие значения а;и Ь;, дальше процедура повторяется,Для установки всех элементовустройства н исходное состояние ис"пользуется сигнал сброса от пятого.Устройство для измерения температуры по авт.св. В 1064159, о тл н ч а ю щ е е с я тем,.что, с целью повышения точности измерения Ю путем исключения ошибок, вызванных перегревом и разрушением термопреобразователя, в него дополнительно введены счетчик числа измерений,три блока памяти, третий блок сравнения, 15 два объединенных. между собой вычислительных блока и блок постоянной памяти, выходы которого соответственно подключены к первым входам вычйслнтельных блоков, вторые входы р которых соединены с выходом четвертого блока памяти, а выходы соответственно подключены к входу пятого 9 1303850 1.0 блока 19 памяти, соответствующий блока памяти и входу шестого блока включению цифрового регистратора 13 памяти, соединенному с первым вхо и информационного табло 14. дом третьего блока сравнения, второй)вход которого соединен с выходом ф о р и у л а и з о б р е т е н и яшестого блока памяти, а выход подключен к управляющему входу пятогоблока памяти, выход которого соединен с цифровым регйстратором и информационным табло, при этом дополнительный вьйод счетчика числа совпадений подключен к дополнительномувходу блока управления, дополнительные выходы которого соединенысоответственно с управляющими входамиблока поСтоянной памяти, вычислительных блоков и четвертого блокапамяти, вход которого подключен квыходу аналого-цифрового преобразователя, управляющий,вход которогосоединен с выходом счетчикачисла измерений, вход, которогоподключен к входу блока управ- .ления./5 о-полиграфическое предприяти Проектная,4 Ужгоро иэводст 1Т д Закаэ 1298/41 Тирам 777 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений и 113035, Москва, Ж, Рауас