УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 2015 года по МПК G01K7/02 G01K7/13 

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике.

Известны устройства для измерения температуры с термопарами, присоединенные к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса и следящим электродвигателем (М.В. Кулаков. Технологические измерения и приборы. - М.: Машиностроение, 1974, 464 с).

Недостатком этих устройств является низкое быстродействие, малая надежность работы и ограниченные функциональные возможности.

Известно также устройство для измерения температуры, принятое за прототип, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая, источник стабилизированного питания, термопару и измерительный прибор, снабженное также делителем напряжения, состоящим из потенциометра и резистора, включенного в диагональ питания моста, причем движок потенциометра через усилитель, связанный с электродвигателем, соединен с положительным электродом термопары, а отрицательный электрод и средняя точка делителя напряжения подключены к измерительной диагонали моста (А.с. №433358, G01K 7/02. Бюл. №23 от 25.06.74), а вал электродвигателя через редуктор кинематически соединен с движком потенциометра.

Недостатком этого устройства является также низкое быстродействие, малая надежность работы из-за использования электродвигателя, трущихся элементов ползунка реохорда и механического редуктора.

Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит в исключении из устройства следящего электродвигателя, трущегося ползунка реохорда и редуктора с целью повышения быстродействия и надежности работы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая, источник стабилизированного питания, термопару, усилитель, потенциометр, причем отрицательный электрод термопары подключен к измерительной диагонали моста, дополнительно снабжено последовательно соединенными генератором управляемой частоты и преобразователем частоты в напряжение, выход которого подключен к выводам потенциометра, первый вывод которого также соединен через входную цепь усилителя с положительным электродом термопары, а движок потенциометра через измерительную диагональ моста связан с отрицательным электродом термопары, выход генератора управляемой частоты при этом подключен к выходу устройства.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит мост, собранный на резисторах R1, R2, R3, R4, питаемый от источника стабилизированного напряжения U_стаб (точки b, c), к измерительной диагонали моста (точки a, d) подключены отрицательный электрод термопары и движок (ползунок) потенциометра R5, связанного через входную цепь усилителя 6 с положительным электродом термопары. Выход усилителя 6 через последовательно соединенные генератор управляемой частоты (ГУЧ) 7 и преобразователь частоты в напряжение (ПЧН) 8 подключен к выводам потенциометра R5, первый вывод которого соединен с входом усилителя 6, а выход ГУЧ 7 подключен также к выходу F_вых устройства.

Назначение вновь введенных элементов: генератора управляемой частоты 7 и преобразователя частоты в напряжение 8 понятно из их названий.

Устройство для измерения температуры работает следующим образом.

Напряжение U₁ с измерительной диагонали моста (ad), предназначенного для компенсации изменения температуры холодного спая термопары с термо-э.д.с. U₂, через движок потенциометра R5 подается на вход усилителя 6, где за счет действия отрицательной обратной связи ПЧН 8 выполняется соотношение

U₁+U₂=U₃,

где U₃ - напряжение между движком потенциометра R5 и его первым выводом, соединенным с входом усилителя 6. ГУЧ 7 изменяет свою частоту так, чтобы на входе усилителя 6 суммарное напряжение от трех источников всегда было равно нулю (с погрешностью, определяемой статической ошибкой следящей системы автоматического регулирования).

Таким образом, частота следования импульсов F_вых на выходе ГУЧ 7 всегда прямо пропорциональна термоэ.д.с. термопары и, соответственно, измеряемой температуре.

Перемещением ползунка потенциометра R5 можно регулировать чувствительность устройства для измерения температуры в широких пределах.

При использовании в выходном каскаде ГУЧ 7 импульсного трансформатора будет осуществлена гальваническая развязка по постоянному току между прибором, измеряющим частоту F_вых (условно не показан) и измерительной схемой устройства.

Применение следящей системы автоматического управления частотно-импульсного типа позволило исключить следящий электродвигатель, редуктор и перемещение ползунка потенциометра в процессе измерения по сравнению с прототипом, что существенно повысило быстродействие и надежность работы устройства для измерения температуры.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проведения температурных измерений. Устройство для измерения температуры содержит мост, собранный на резисторах R1, R2, R3, R4, питаемый от источника стабилизированного напряжения U_стаб (точки b, c). К измерительной диагонали моста (точки a, d) подключены отрицательный электрод термопары и движок (ползунок) потенциометра R5, связанного через входную цепь усилителя 6 с положительным электродом термопары. Выход усилителя 6 через последовательно соединенные генератор управляемой частоты 7 и преобразователь частоты в напряжение 8 подключен к выводам потенциометра R5, первый вывод которого соединен с входом усилителя 6, а выход генератора 7 подключен также к выходу F_вых устройства. Технический результат: повышение быстродействия и надежности устройства. 1 ил.

Устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая термопары, источник стабилизированного питания, термопару, усилитель, потенциометр, причем отрицательный электрод термопары подключен к измерительной диагонали моста, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено последовательно соединенными генератором управляемой частоты и преобразователем частоты в напряжение, выход которого подключен к выводам потенциометра, первый вывод которого также соединен через входную цепь усилителя с положительным электродом термопары, а движок потенциометра через измерительную диагональ моста связан с отрицательным электродом термопары, выход генератора управляемой частоты при этом подключен к выходу устройства.