УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР Российский патент 2014 года по МПК G01K3/08 G01K7/02 

Изобретение относится к области температурных измерений.

Известно устройство для измерения разности температур, содержащее две термопары, два запоминающих конденсатора, четыре ключа и дифференциальный усилитель постоянного тока (Авт. свид. СССР №508684, G01K 7/02, 1972).

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения разности температур в широком интервале температур.

Известно также устройство для измерения разности температур, принятое за прототип (Авт. свид. СССР №1247675, G01K 3/08, 7/02. Опубл. 30.07.86. Бюл. №28), содержащее два встречно включенных термоэлектрических преобразователя, дополнительный термопреобразователь, резистивный делитель напряжения, включающий в себя реохорд, измерительный прибор, автоматический компенсатор с реверсивным электродвигателем и усилитель, вход которого соединен с термоэлектрическими преобразователями, а выход подключен к входу резистивного делителя напряжения, выход которого соединен с входом измерительного прибора, при этом движок реохорда соединен кинематикой с двигателем автоматического компенсатора, вход которого соединен с дополнительным преобразователем, при этом движок реохорда соединен с двигателем автоматического компенсатора посредством профилированного кулачка.

Недостатком данного устройства является также низкое быстродействие и надежность, обусловленные использованием электромеханических преобразователей - реверсивного электродвигателя, перемещающегося в процессе работы ползунка реохорда и профилированного кулачка.

Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит в исключении из устройства реверсивного электродвигателя, профилированного кулачка, фиксации положения ползунка реохорда в процессе работы.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения разности температур, содержащее два встречно включенных термоэлектрических преобразователя, дополнительный преобразователь, резистивный делитель напряжения, включающий в себя реохорд, измерительный прибор, усилитель, вход которого соединен с термоэлектрическими преобразователями, а выход подключен к входу резистивного делителя напряжения, выход которого соединен с входом измерительного прибора, а также дополнительный измерительный прибор, дополнительно снабжено двумя цифровыми управляемыми сопротивлениями, двумя программируемыми постоянными запоминающими устройствами и аналого-цифровым преобразователем, при этом цифровые управляемые сопротивления включены последовательно в резистивный делитель напряжения до и после реохорда, кодовые входы которых связаны соответственно с выходами постоянных запоминающих устройств, входы которых через последовательно соединенный аналого-цифровой преобразователь подключены к выходу дополнительного термопреобразователя, при этом выход одного постоянного запоминающего устройства соединен с входом дополнительного измерительного прибора.

На фигуре 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит два встречно включенных термоэлектрических преобразователя 1 и 2, находящихся при температурах t₁ и t₂ в контролируемой среде, соединенных через последовательно включенный усилитель 3 с делителем напряжения 4, включающий в себя последовательно соединенные резисторы 5, 6, 7, 8 и 9, причем резистор 7 является реохордом, связанным ползунком с первым входом измерительного прибора 10, а резисторы 6 и 8 являются цифровыми управляемыми сопротивлениями (ЦУС), кодовые входы которых подключены к выходам постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) 11, 12 соответственно, при этом резистор 9 соединен с выходом усилителя 3 и вторым входом измерительного прибора 10, а входы ПЗУ 11 и 12 соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13, вход второго измерительного прибора 14 связан с выходом ПЗУ 11, а также дополнительный термопреобразователь 15, помещенный в среду с температурой t₁ или t₂ и последовательно соединенный с входом АЦП 13.

Назначение вновь введенных элементов: ЦУС 6 и 8, ПЗУ 11 и 12, АЦП 13 - понятно из их названий.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от термоэлектрических преобразователей 1 и 2, пропорциональной разности температур, поступает на вход усилителя 3 и после усиления - на вход делителя напряжения 4. Изменение потенциала ползунка реохорда 7 ввиду нелинейности термоэлектрических преобразователей 1 и 2 осуществляется дополнительным термопреобразователем 15 через аналого-цифровой преобразователь 13 подачей на входы программируемых ПЗУ 11 и 12 двоичного кода. Выходы ПЗУ 11 и 12 своими (прямым и обратным) кодами изменяют сопротивления ЦУС 6 и 8 соответственно таким образом, что сумма сопротивлений ЦУС 6 и 8 всегда остается постоянной. Изменение сопротивления одного из них компенсируется изменением сопротивления второго в другую сторону.

Отклонение выходного сигнала усилителя 3 от линейного закона зависит от типа используемых термопреобразователей и диапазона измеряемых температур. ПЗУ 11 и 12 программируются для конкретного типа термопар с учетом их нелинейности с любой заранее заданной погрешностью. Прибор 14 отражает температуру t₁ или t₂.

Компенсация ошибки измерения во всех случаях осуществляется при неподвижном ползунке реохорда 7.

Технико-экономический эффект от предложенного устройства по сравнению с прототипом заключается в повышении быстродействия и надежности работы за счет исключения электромеханических узлов - реверсивного электродвигателя, движущихся ползунка реохорда в процессе измерений и профилированного кулачка.

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Устройство для измерения разности температур содержит два встречно включенных термоприемника 1 и 2, находящихся при температурах t₁ и t₂ в контролируемой среде, усилитель 3, делитель напряжения 4 из последовательно соединенных резисторов 5-9. При этом резистор 7 является реохордом, а резисторы 6 и 8 являются цифровыми управляемыми сопротивлениями. Устройство также содержит измерительный прибор разности температур 10, два постоянных запоминающих устройства 11 и 12, аналого-цифровой преобразователь 13, второй измерительный прибор 14, связанный с дополнительным термопреобразователем 15, помещаемым в среду с температурой t₁ или t₂. Выходы ПЗУ 11 и 12 связаны с цепями управления цифровых управляемых сопротивлений 6 и 8 для введения коррекции на нелинейность термопар. Технический результат - повышение быстродействия и надежности работы предлагаемого устройства. 1 ил.

Устройство для измерения разности температур, содержащее два встречно включенных термоэлектрических преобразователя, дополнительный термопреобразователь, резистивный делитель напряжения, включающий в себя реохорд, измерительный прибор, усилитель, вход которого соединен с термоэлектрическими преобразователями, а выход подключен к входу резистивного делителя напряжения, выход которого соединен с входом измерительного прибора, а также дополнительный измерительный прибор, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено двумя цифровыми управляемыми сопротивлениями, двумя программируемыми постоянными запоминающимися устройствами и аналого-цифровым преобразователем, при этом цифровые управляемые сопротивления включены последовательно в резистивный делитель напряжения до и после реохорда, кодовые входы которых связаны соответственно с выходами постоянных запоминающих устройств, входы которых через последовательно соединенный аналого-цифровой преобразователь подключены к выходу дополнительного термопреобразователя, при этом выход одного постоянного запоминающего устройства соединен с входом дополнительного измерительного прибора.