УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 2000 года по МПК G01K7/02 G01K7/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в различных областях производства при измерении высоких температур, например при термической обработке высококачественных сталей, специальных керамик и др. , путем длительной выдержки при температуре 1200-1600^oС в нагревательных печах с нагревательными газовыми горелками. Продукты неполного сгорания газов приводят к снижению сроков службы термопар, электроды которых для измерения высоких температур изготавливают из дорогостоящих материалов (например, платины и ее сплавов). Естественно, возникает желание применять термопары с малым расходом драгматериалов за счет укорачивания длины термоэлектродов. В этом случае температура свободных концов ("холодных" спаев) может достигать 600-800^oС, и тогда ЭДС ε₁(t) на выходе укороченной термопары ε₁(t) = ε₁(t₁)-ε₁(t₂), где t₁ и t₂- температуры "горячего" и "холодного" спаев термопары. В этом случае для измерения температуры t₁ требуется применение специальных мер для компенсации ε₁(t₂) укороченной термопары.

Известно устройство для компенсации ЭДС "холодных" спаев в виде компенсационных мостов, три плеча которых термостабильны, а четвертое - температурно-зависимое (например, медное). Измерительная диагональ компенсационного моста включается последовательно с одним из электродов термопары и возникающая ЭДС моста компенсирует ε₁(t₂) (см. Новопашенный Г.Н. "Информационно-измерительные системы" М. Высшая школа, 1977 г. стр. 80-81. Серьезнов А. Н. Измерения при испытаниях авиационных конструкций на прочность. М. Машиностроение, 1976, стр. 148-149). Недостаток этого способа компенсации состоит в том, что "холодные" спаи термопары соединяются с компенсационным мостом и регистрирующей аппаратурой (расположенными в условиях комнатных температур) с помощью недорогостоящих компенсационных проводов, а для высокотемпературных термопар, "холодные" спаи которых находятся при температуре t = 600-800^oС, компенсационных проводов не существует.

Известно устройство для измерения высоких температур с компенсацией ЭДС "холодных" спаев, состоящее из составной термопары и измерительно-вычислительного комплекса (см.а.с. СССР N 492758 МКИ G 01 K 7/02).

Составная термопара состоит из укороченной основной термопары из дорогостоящего материала (например, типа ТПР), к одному из свободных концов которой подсоединяют рабочий спай компенсационной термопары из менее дорогостоящего материала (например, типа ТХА), а к другому - единичный компенсационный электрод из материала, идентичного с материалом одного из электродов компенсационной термопары. Выходы термопар подключают к измерительно-вычислительному комплексу, с помощью которого по измеренным значениям термоЭДС ε₁(t) = ε₁(t₁)-ε₁(t₂) и ε₂(t₂) и по градуировочным характеристикам термопар, записанных в память ЭВМ, вычисляются температуры t₁ и t₂, и значение ε₁(t₁). Недостаток этого устройства состоит в том, что невозможно измерять ε₁(t₁) с помощью составной термопары и регистрирующих измерительных приборов типа автоматического электронного потенциометра КСП, которые нашли широкое применение при контроле температуры в ряде технологических процессов (при отсутствии измерительно-вычислительного комплекса).

Известно устройство, предназначенное для измерения температуры с помощью составной термопары с регистрацией результатов измерений с помощью автоматических электронных потенциометров (см. патент РФ N 2104504, МКИ⁵ G 01 K 7/02) (прототип), содержащее составную термопару, регистрирующий прибор и устройство согласования сигналов основной и компенсационной термопар с регистрирующим устройством. Согласующее устройство содержит первый измерительный усилитель с устройством подавления помех и компенсационным мостиком на входе, предназначенный для усиления ЭДС компенсационной термопары, второй измерительный усилитель с устройством подавления помех, усиливающий сигналы основной (укороченной) термопары, формирователь термоЭДС свободных концов основной термопары по сигналам, поступающим с выхода первого усилителя, сумматора, осуществляющего суммирование выходных сигналов второго измерительного усилителя с выходными сигналами формирователя, и устройства согласования выхода сумматора с входом регистрирующего прибора. Формирователь осуществляет преобразование градуировочной характеристики (зависимости ε(t) компенсационной термопары в линейно-ломаную кривую, которая с некоторой степенью точности (и в некотором масштабе) имитирует градуировочную характеристику основной термопары в диапазоне температур 0 < t < t₂. При этом в реперных точках t=T_i, количество которых в диапазоне 0-800^oС выбирается равным 6-8, значения ЭДС на выходе формирователя в некотором масштабе совпадает с ЭДС основной термопары ε₁(t₂), а в промежутках между реперными точками градуировочная характеристика основной термопары имитируется в виде отрезков прямых, соединяющих значения ε₁(t₂) в реперных точках. Каждый отрезок линейной-ломаной кривой описывают своим угловым коэффициентом и напряжением "смещения" относительно начала координат по оси t и по оси ε(t). Формирователь каждого отрезка кривой содержит усилитель с соответствующим коэффициентом усиления, два делителя напряжения на резисторах для формирования сигналов "смещения" по оси t и оси ε(t), сумматор для сложения сигналов с выхода усилителя и сигналов "смещения", компаратора, аналоговых ключей и логических элементов, с помощью которых формирователь данного отрезка кривой включается и отключается от сумматора.

Недостаток этого устройство состоит в том, что оно содержит избыточное количество активных элементов типа операционных усилителей, а также аналоговых ключей и резисторов, что ухудшает измерительные характеристики устройства (точность, надежность) и увеличивает его себестоимость.

Т.к. чувствительность компенсационной термопары в диапазоне температур 0 - 800^oС более чем на порядок превышает чувствительность основной термопары, нет необходимости осуществлять предварительное усиление сигналов термопар с помощью первого и второго измерительных усилителей. Отпадает также необходимость в последующем усилении ЭДС компенсационной термопары в каждом из узлов формирования соответствующего коэффициента усиления и "смещения" напряжения по оси ε(t). В этом случае достаточно применить два управляемых делителя напряжения, один из которых формирует напряжения "смещения" между реперными точками по оси t, а другой обеспечивает нужный коэффициент деления напряжения, равного сумме напряжения "смещения" по оси t и ЭДС компенсационной термопары для каждого из отрезков линейно-ломаной кривой, описывающей градуировочную характеристику основной термопары. Задача состоит в том, чтобы сократить количество активных элементов (двух измерительных усилителей ЭДС основной и компенсационной термопары и 6-8 усилителей устройства формирования ЭДС свободных концов основной термопары), а также аналогичных ключей и резисторов, упростить изготовление устройства, его наладку и ремонт.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и точности устройства и уменьшение его себестоимости.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения температуры, содержащее составную термопару, состоящую из основной термопары, к одному из свободных концов которой присоединен рабочий спай компенсационной термопары, а к другому - однотипный компенсационный термоэлектрод из материала, идентичного материалу одного из электродов компенсационной термопары, компенсационный мост, первое и второе устройство подавления помех, первый сумматор, устройство согласования и измерительное регистрирующее устройство, при этом первый вход первого устройства подавления помех соединен через компенсационный мост с первым свободным концом компенсационной термопары, второй свободный конец которой соединен со вторым входом первого устройства подавления помехи и первым входом второго устройства подавления помех, второй вход которого соединен с одиночным компенсационным проводом основной термопары, выход второго устройства подавления помехи соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом устройства согласования, выход которого соединен с входом измерительного регистрирующего устройства, отличается тем, что в устройство введены второй сумматор, первый управляемый параллельный делитель напряжения с переменным коэффициентом деления, второй управляемый параллельный делитель напряжения для формирования напряжения "смещения", однопороговые компараторы для управления делителями напряжения, при этом выход первого устройства подавления помех соединен с информационными входами компараторов и с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго управляемого параллельного делителя напряжения, выход второго сумматора соединен с входом первого управляемого параллельного делителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, управляющие выходы компараторов соединены с управляющими входами первого и второго управляемых параллельных делителей напряжения.

На фиг. 1 представлена линейно-ломаная кривая, имитирующая градуировочную характеристику основной термопары ε(t), с реперными точками T₀, T₁, T₂, T₃, T₄, T₅, T₆ , T₇ и значениями напряжений "смещения" по оси t: U_см1, U_см2...U_см7. На фиг. 2 представлена блок-схема устройства для измерения температуры, на фиг. 3 - принципиальная схема управляемого параллельного делителя напряжения 7 с переменным коэффициентом деления и со вторым сумматором 6 на входе делителя, на фиг. 4 приведена принципиальная схема второго управляемого параллельного делителя напряжения 8 для формирования напряжения "смещения", на фиг. 5 - принципиальная схема однопорогового компаратора, выполненного на операционном усилителе. Предлагаемое изобретение (фиг. 2) состоит из составной термопары 1, компенсационного мостика 2, первого устройства подавления помех 3, второго устройства подавления помех 4, первого сумматора 5, второго сумматора 6, первого управляемого делителя напряжения с управляемым коэффициентом деления 7, второго управляемого делителя напряжения с управляемым напряжением "смещения" 8, блока однопороговых компараторов 9, устройства согласования 10 и регистрирующего устройства 11. Составная термопара 1 содержит основную термопару и компенсационную термопару Рабочий спай компенсационной термопары соединен со свободным концом электрода основной термопары, а свободный конец электрода соединен с одиночным компенсационным электродом , выполненным из однотипного материала с одним из электродов термопары . Свободный конец электрода компенсационной термопары через измерительную диагональ компенсационного моста 2 соединен с первым входом первого устройства подавления помех 3, свободный конец электрода соединен со вторым входом первого устройства подавления помех 3 и с первым входом второго устройства подавления помех 4. Свободный конец одиночного компенсационного электрода соединен со вторым входом второго устройства подавления помех 4, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 5. Выход первого устройства подавления помех 3 соединен с первым входом второго сумматора 6 и информационным входом блока компараторов 9. Второй вход второго сумматора 6 соединен с выходом второго управляемого делителя напряжения 8, управляющие входы которого соединены с управляющими выходами блока компараторов 9 и управляющими входами первого управляемого делителя напряжения 7, выход второго сумматора 6 соединен с информационным входом первого управляемого делителя напряжения 7, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 5, выход которого соединен с входом устройства согласования 10, выход которого соединен с входом регистрирующего измерительного прибора 11.

Устройства подавления помех 3 и 4 однотипны и предназначены для уменьшения уровня помех, воздействующих на электроды термопар (см., например, В. С.Гутников. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.Энергия, 1980). К выходам устройств подавления помех 3 и 4 подсоединены повторители, выполненные на операционных усилителях (см., например, М.У.Банк "Аналоговые интегральные схемы в радиоаппаратуре. М. Радио и связь. 1981, стр. 18).

Сумматоры 5 и 6 выполнены на операционных усилителях (см., например, М. У. Банк. Аналоговые интегральные схемы в радиоаппаратуре. М.Радио и связь, 1981).

На фиг. 3 приведена принципиальная схема первого управляемого делителя напряжения с управляемым коэффициентом деления 7 и с сумматором 6 на входе делителя 7.

На фиг.4 приведена принципиальная схема управляемого делителя напряжения 8, формирующего напряжения "смещения". Устройство согласования 10 предназначено для согласования сигналов с выхода первого сумматора 5 с входом регистрирующего измерительного прибора 11. Оно выполнено в виде повторителя на операционном усилителе. Регистрирующий измерительный прибор 11 - это прибор типа автоматического электронного потенциометра КСП.

Коэффициенты деления и напряжения "смещения", описывающие каждый из отрезков градуировочной линейно-ломаной кривой термопары рассчитаны как параметры прямых, проходящих через две заданные точки с координатами (x₁, y₁), (x₂, y₂).

где
x₁ - значение ЭДС компенсационной термопары в i-й реперной точке, i= 0,1,2,...7 (фиг. 1),
x₂ - значение ЭДС компенсационной термопары в (i+1)-й реперной точке,
y₁ - значение ЭДС основной термопары в i-й реперной точке,
y₂ - значение ЭДС основной термопары в (i+1)-й реперной точке.

Значения ЭДС берутся из градуировочных характеристик термопар и (см. Государственные стандарты Союза ССР. Преобразователи термоэлектрические. Градуировочные таблицы. ГОСТ 3044-77. Издание официальное. Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР. М. 1978).

Рассчитанный угловой коэффициент этой прямой является коэффициентом деления управляемого делителя напряжения 7 для i-го отрезка линейно-ломаной кривой, а значение является напряжением "смещения" U_смi i-го отрезка линейно-ломаной кривой.

На фиг. 3 и 4 приведены принципиальные схемы управляемых делителей напряжения для 7 отрезков линейно-ломаной кривой.

На входе делителя 7, формирующего рассчитанный коэффициент деления входного напряжения, приведена принципиальная схема сумматора 6 с единичным коэффициентом передачи ЭДС компенсационной термопары и напряжения "смещения" на i-м отрезке линейно-ломаной кривой, соответствующем реперным точкам T_i. Сумматор 6 выполнен на оперативном усилителе ОУ и резисторах R. Делитель 7 выполнен на резисторах R₀, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇. Резистор R₇ соединен с "землей" непосредственно, а резисторы R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ подключаются к "земле" с помощью аналоговых ключей K₁, K₂, K₃, K₄, K₅, K₆, управляющие сигналы U₁, U₂, U₃, U₄, U₅, U₆ на которые поступают с компараторов блока компараторов 9. При отключенных резисторах R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ делитель R₀/R₇ формирует максимальный коэффициент деления входного напряжения, поступающего с выхода сумматора 6. При всех замкнутых ключах K₁, K₂, K₃, K₄, K₅, K₆ на выходе делителя 7 формируется минимальный коэффициент деления. По мере срабатывания ключей происходит изменение коэффициента деления в соответствии с его расчетным значением.

Управляемый делитель напряжения 8 для формирования напряжений "смещения" (фиг. 4) содержит стабилизированный источник питания, выполненный на резисторе R₈ и стабилитроне VD и резисторах R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₁₄, R₁₅.

Резистор R₁₅ подсоединен к "земле" непосредственно, а резисторы R₁₀, R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₁₄ - через ключи K₈, K₉, K₁₀, K₁₁, K₁₂.

Ключ K₇ в замкнутом состоянии формирует напряжение "смещения", равное нулю, что соответствует отрезку линейно-ломаной кривой, проходящему через начало координат (U_см1= 0) и интервалу температур 0-T₁. В разомкнутом состоянии ключей K₇, K₈, K₉, K₁₀, K₁₁, K₁₂ резисторы R₁₀, R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₁₄ отключены от "земли", и с помощью делителя R₉/R₁₅ формируется максимальное значение напряжения смещения U_см7, соответствующее интервалу температур T₆-T₇, где T₇ - максимальное значение температуры горячего спая термопары . Все промежуточные значения напряжения "смещения" формируются с помощью резисторов R₁₀, R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₁₄ по сигналам управления U₂, U₃, U₄, U₅, U₆, поступающим с компараторов блока 9.

Блок компараторов 9, формирующих управляющие сигналы U₁, U₂, U₃, U₄, U₅, U₆ на управляющие входы ключей K₁, K₂,...K₆ и K₇, K₈,...K₁₂ делителей 7 и 8, содержит 6 идентичных компараторов, отличающихся друг от друга уровнями пороговых (опорных) напряжений, значения которых равны ЭДС компенсационной термопары в реперных токах T_i. На фиг. 5 приведена принципиальная схема компаратора, собранного на операционном усилителе (см. А.Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г. И. Стародуб. Применение прецизионных аналоговых ИС. М. Радио и связь. 1981. стр. 169). В устройстве применены однопороговые компараторы, реагирующие на превышение входным сигналом заданного уровня (U_оп). Компаратор, состоит из операционного усилителя ОУ, на инвертирующий вход которого через резистор R₁₆ подают напряжение U_вх с выхода устройства подавления помех 3, равное ЭДС компенсационной термопары. Цепь обратной связи состоит из стабилитрона VD₁ (с напряжением стабилизации U_ст) и диода VD₂, падение напряжения на котором в прямом направлении равно U_д.

Выходное напряжение усилителя U_вых≈U_ст при U_вх<U_оп и U_вых≈U_д при U_вх>U_оп. Пороговое напряжение U_оп подают на неинвертирующий вход усилителя с делителя на резисторах R₁₇/R₁₈, питание на который подают со стабилизированного источника напряжений U_п. Выход компаратора соединен с логическим элементом "не" для согласования его выходного сигнала с управляющим напряжением ключей K₁...K₆ и K₇...K₁₂ делителей 7 и 8. Делители R₁₇/R₁₈ рассчитаны так, что U_опi совпадает со значением ЭДС в реперных точках T₁, T₂, T₃,...T₆ компенсационной термопары , при этом U_опi<U_оп(i+1), где i - порядковый номер компаратора.

Устройство работает следующим образом:
ЭДС основной термопары , "горячий" спай которой находится при температуре t₁, а свободные концы при температуре t₂, равна и поступает через устройство подавления помех 4 на первый вход первого сумматора 5. ЭДС компенсационной термопары , рабочий спай которой находится при температуре t₂, а свободные концы - при температуре t₃, равна Выходное напряжение U(t₃) компенсационного моста 2 подбирается равным и на вход устройства подавления помех 3 поступает сигнал, равный Сигнал далее поступает на первый вход сумматора 6 и информационный вход блока компараторов 9. В интервале температур (0-T₁), где T₁ - первая реперная точка градуировочной линейно-ломаной кривой, выполняется неравенство При этом управляющие выходные сигналы блока компараторов, поступающие на ключи делителей 7 и 8, близких к "нулю" и все ключи находятся в замкнутом состоянии. На выходе делителя 8 формируется сигнал "смещения", равный нулю, т.к. ключ K₁ замыкает выход делителя 8 на "землю", а на выходе делителя 7 формируется сигнал

где
U_вх1 - сигнал, поступающий с сумматора 6, равный
,
где U_см1=0,
- ЭДС компенсационной термопары (в интервале температур (0-T₁) подается с выхода устройства подавления помех 3. Параллельный делитель рассчитан так, что сигнал U_вых1 совпадает с ЭДС основной термопары в этом же диапазоне температур. Выходной сигнал с делителя 7 поступает на второй вход сумматора 5, где суммируется с сигналом, поступающим с устройства подавления помех 4, равным Выходной сигнал сумматора 5 равен

значению ЭДС основной термопары, "рабочий" спай которой находится при температуре t₁. Этот сигнал через устройство согласования 10 поступает на вход регистрирующего устройства 11.

При T₁<t₂<T₂, где t₂ - температура свободных концов рабочей термопары и "горячего" спая компенсационной термопары , на информационные входы всех компараторов блока 9 с устройства 3 поступает сигнал, равный ЭДС горячих спаев компенсационной термопары , удовлетворяющей неравенству и На выходе первого компаратора формируется сигнал управления U₁, который запирает ключ K₁ в делителе 7 и ключ K₇ в делителе 8, а все остальные ключи с помощью сигналов с остальных компараторов остаются открытыми.

На выходе делителя 8 при этом формируется сигнал U_см2, равный

-U_п - напряжение питания делителя.

Резисторы R₉, R₁₀, R₁₁,...R₁₅ и -U_п рассчитаны так, что U_см2 совпадает с рассчитанным напряжением "смещения" в интервале T₁<t₂<T₂. На выходе делителя 7 формируется сигнал U_вых2

Резисторы R₀, R₂, R₃, ...R₇ рассчитаны так, что U_вых2 совпадает с ЭДС основной термопары в интервале температур T₁<t₂<T₂:
U_вх2 - это сигнал на выходе сумматора 6:

где - ЭДС компенсационной термопары в интервале T₁<t₂<T₂. Сигнал подается на второй вход сумматора 5, на первом входе которого с устройства 4 подается сигнал На выходе сумматора 5 формируется сигнал который передается через согласующее устройство 10 на регистратор 11.

В интервале температур T₂<t₂<T₃ на информационные входы компараторов 9 поступает сигнал с устройства 3, равный ЭДС компенсационной термопары , удовлетворяющий соотношению и При этом на выходах первого и второго компараторов формируются сигналы, которые запирают ключи K₁ и K₂ делителя 7 и ключи K₇ и K₈ делителя 8, все остальные ключи делителей 7 и 8 в соответствии с управляющими сигналами блока компараторов 9 остаются замкнутыми.

На выходе делителя 8 при этом формируется сигнал "смещения" U_см3, равный

Сопротивления резисторов R₉, R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₁₄, R₁₅ рассчитаны так, что значение U_см3 совпадает с расчетным значением U_см3 в интервале температур T₂<t₂<T₃.

На выходе делителя 7 формируется сигнал U_см3 равный

где - ЭДС компенсационной термопары при T₂<t₂<T₃. Резисторы R₀, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇ рассчитаны так, что значение U_вых3 равно ЭДС основной термопары в этом диапазоне температур.

Этот сигнал поступает на второй вход сумматора 5, где суммируется с сигналом, поступающим на первый вход сумматора 5, равным Выходной сигнал с сумматора 5, равный ε_ab(t₁) регистрируется с помощью регистрирующего устройства 11.

Аналогично вышеописанному работают узлы устройства в интервалах температур T₃<t₂<T₄, T₄<t₂<T₅, T₅<t₂<T₆ и T₆<t₂<T₇. В интервале температур T₆<t₂<T₇ входной сигнал на информационные входы компараторов удовлетворяют неравенствам при этом
- максимальное напряжение "смещения" делителя 8.

где - равно выходному напряжению сумматора 6, - ЭДС компенсационной термопары в интервале температур T₆<t₂<T₇.

U_вых7 равно ЭДС основной термопары в этом же интервале температур. На выходе сумматора 5 формируется сигнал который регистрируется прибором 11.

Расчет резисторов делителей 7 и 8 начинается с резисторов старших номеров R₇ делителя 7 и R₁₅ делителя 8, когда сигнал с компенсационной термопары максимален, поэтому на входы компараторов поступает информационный сигнал, удовлетворяющий неравенству В этом случае все ключи делителей 7 и 8 разомкнуты.

Резистор R₁₅ делителя 8 рассчитывается из соотношения:
,
где -U_п=-15В - напряжение питания делителя,
R₉ - выбирается равным, например, 100 кОм.

Значение U_см7 делителя 8 для интервала температур T₆<t₂<T₇ известно по результатам расчета параметров отрезка линейно-ломаной кривой, соответствующей этому интервалу температур. По известным U_см7, U_п и R₉ вычитается сопротивление резистора R₁₅. Резистор R₇ делителя 7 рассчитывается из соотношения

по известным U_вх7, U_вых7, R₀
Сопротивление резистора R₀ выбирается равным, например, 10 кОм.

Это соотношение справедливо для интервала температур T₆<t₂<T₇, где T₆ и T₇ - температура в реперных точках.

Соотношение

справедливо для всего интервала T₆<t₂<T₇, в том числе и для реперных точек, поэтому наиболее удобно значение U_вых7 и U_вх7 взять равными величине ЭДС в какой-либо из реперных точек (например, при t₂=T₆).

В этом случае U_вых7 - это значение ЭДС основной термопары при температуре t₂=T₆. Значение где
- ЭДС компенсационной термопары при t₂=T₆.

U_вых7 и берутся из градуировочных таблиц.

Резистор R₁₄ делителя 8 рассчитывается из соотношения

по известному U_см6, U_п, R₉ и R₁₅, где U_см6 равно напряжению "смещение" в интервале температур T₅<t₂<T₆.

Резистор R₆ делителя 7 рассчитывается из соотношения

по известным U_вых6, U_вх6, R₀ и R₇,
где U_вых6 берется равным ЭДС свободных концов основной термопары при t₂, равной, например, значению ЭДС в точке t₂=T₆.

- сумма сигналов ЭДС компенсационной термопары при t₂=T₆ и напряжения "смещения" в интервале T₅<t₂<T₆.

Аналогично рассчитываются сопротивления R₅, R₄, R₃, R₂ и R₁ делителя 7 и R₁₃, R₁₂, R₁₁, R₁₀ делителя 8.

Например, резистор R₁₃ вычисляется из соотношения

по известным U_п, U_см5, R₉, R₁₄, R₁₅,
где U_см5 берется равным напряжению "смещения" в интервале температур T₄<t₂<T₅.

Резистор R₄ - вычисляется из соотношения

по известным U_вых5, U_вх5,
R₀, R₇ и R₆,
где U_вых5 - равно ЭДС основной термопары, например, при t₂=T₅, т.е. компенсационной термопары при t₂=T₅.

На первом отрезке линейно-ломаной кривой U_см1=0,

Резистор R₁ вычисляется по известным U_вых1, U_вх1, R₀ и предварительно рассчитанным R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, ЭДС ε_cd(T₁) и ε_ab(T₁) берутся из градуировочных таблиц термопар и при температуре t₂=T₁.

Применение предлагаемого устройства кроме экономии драгметаллов, из которых изготовлена составная термопара, по сравнению со стандартной высокотемпературной термопарой, дает также экономию за счет сокращения количества аналоговых ключей и резисторов, а также активных элементов типа операционных усилителей по сравнению с известным устройством, что повышает надежность и точность измерения температуры, т.к. уменьшается дрейф "нуля" и изменение коэффициента передачи, возникающие при применении активных элементов,

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в различных областях производства при измерении высоких температур. Устройство содержит основную и компенсационную термопары (1), компенсационный мостик (2), первое и второе устройства подавления помех (3, 4), первый и второй сумматоры (5, 6), первый делитель напряжения с управляемым коэффициентом деления (7), второй управляемый делитель напряжения "смещения" (8), блок однопороговых компараторов уровня (9), устройство согласования (10) и регистрирующий прибор (11). Такое выполнение устройства обеспечивает имитацию градуировочной характеристики основной термопары в виде линейно-кусочной кривой по градуировочной характеристике компенсационной термопары, а также позволяет повысить надежность и точность измерения температуры за счет уменьшения количества активных элементов в составе устройства. 5 ил.

Устройство для измерения температуры, содержащее основную термопару, к одному из свободных концов которой присоединен рабочий спай компенсационной термопары, а к другому - однотипный компенсационный термоэлектрод из материала, идентичного материалу одного из электродов компенсационной термопары, компенсационный мост, первой и второе устройства подавления помех, первый сумматор, устройство согласования и измерительное регистрирующее устройство, при этом первый вход первого устройства подавления помех соединен через компенсационный мост с первым свободным концом компенсационной термопары, второй свободный конец которой соединен со вторым входом первого устройства подавления помех и первым входом второго устройства подавления помех, второй вход которого соединен с одиночным компенсационным проводом основной термопары, выход второго устройства подавления помех соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом устройства согласования, выход которого соединен с входом измерительного регистрирующего устройства, отличающееся тем, что в него введены второй сумматор, первый управляемый делитель напряжения с переменным коэффициентом деления, второй управляемый делитель напряжения для формирования напряжения "смещения" и блок однопороговых компараторов для управления делителя напряжения, при этом выход первого устройства подавления помех соединен с информационными входами блока компараторов и с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго управляемого делителя напряжения, выход второго сумматора соединен с информационным входом первого управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, управляющие выходы блока компараторов соединены с управляющими входами первого и второго делителей напряжения.