ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 2019 года по МПК G01K7/00 G01K7/02 

Предполагаемое изобретение относится к технике измерения температуры, а точнее к измерителям температуры, в которых температуру определяют по величине сигнала термопреобразователя в переходном режиме.

Известен измеритель температуры (Авт. свид. СССР №773449, кл. G01K 7/00, 1979), содержащий последовательно соединенные термопреобразователь, усилитель, пороговый элемент и блок временных интервалов, блок индикации.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений.

Известен также измеритель температуры, наиболее близкий к предлагаемому и принятый за прототип (Авт. свид. СССР №1013768 А, МПК G01K 7/00, 23.04.83. Бюл. №15), содержащий последовательно соединенные термопреобразователь, усилитель, блок дифференцирования и блок временных интервалов, блок индикации, а также сумматор и два блока памяти, входы которых соединены с выходом усилителя, а выходы подключены к входам сумматора, соединенного с блоком индикации, при этом управляющие входы блоков памяти соответственно соединены с блоком дифференцирования и блоком временных интервалов.

Недостатком этого измерителя температуры является пониженная точность измерений.

В данном измерителе искомую температуру определяют по двум значениям сигнала термопреобразователя, зафиксированных в два различных момента времени, при этом в начале используется значение термо-ЭДС, соответствующее начальной температуре среды согласно проведенному первому измерению. Дополнительно, в соответствии с требованиями описания работы прототипа, при измерении температуры требуется устанавливать коэффициент усиления усилителя и уменьшать запоминаемое напряжение одним из блоков памяти, по-разному зависящими от выбранного момента времени, что усложняет процесс проведения измерений и снижает их точность.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение точности измерителя температуры.

Технический результат достигается тем, что измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, последовательно соединенный с входом усилителя, блок дифференцирования, вход которого связан с выходом усилителя, блок временных интервалов, подключенный своим входом к выходу блока дифференцирования, а также сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами блоков памяти, а выход подключен к блоку индикации, при этом информационный вход первого блока памяти соединен с выходом усилителя, а управляющий вход подключен к выходу блока временных интервалов, выход блока временных интервалов также связан с управляющим входом второго блока памяти, при этом его информационный вход подключен к выходу блока дифференцирования.

На чертеже приведена блок-схема измерителя температуры.

Измеритель температуры содержит термопреобразователь 1, например термоэлектрический преобразователь (термопару), последовательно соединенный с входом усилителя 2, подключенного своим выходом к информационному входу 1 первого блока 4 памяти и входу блока 3 дифференцирования, выход которого соединен с информационным входом 2 второго блока 5 памяти и входом блока 6 временных интервалов, выход которого соединен с управляющими входами 2 и 1, соответственно блоков 4 и 5 памяти, своими выходами подключенных к входам сумматора 7, соединенного выходом с блоком 8 индикации.

Измеритель температуры работает следующим образом При погружении термопреобразователя в среду с измеряемой температурой начинается переходный процесс возрастания термо-ЭДС е_П(t) до некоторого конечного уровня Е_П, соответствующего измеряемой температуре θ_П. Если при начальной температуре среды термо-ЭДС равна Е₀, то переходный процесс во все моменты времени t при t>0 описывается известным соотношением

где τ - постоянная времени термопреобразователя.

Разность между конечным уровнем термо-ЭДС Е_П и переходным (текущим) значением е_П(t) определяется выражением

Дифференцируя выражение (1) по времени, определяем скорость изменения термо-ЭДС

На основании соотношений (2) и (3) получаем

Значение конечного уровня термо-ЭДС определяется выражением

При измерении температуры сигнал e_n(t) с термоэлектрического преобразователя 1 поступает на вход усилителя 2. Блок дифференцирования срабатывает при скачке термо-ЭДС, т.е. при погружении термопреобразователя в среду. По сигналу с выхода блока 3 дифференцирования осуществляется запуск блока 6 временных интервалов. В момент времени t₁ с выхода блока 6 временных интервалов на управляющие входы 2 и 1, соответственно блоков 4 и 5 памяти подаются сигналы управления их работой. В этот же момент времени t₁ по команде с выхода блока 6 временных интервалов измеряются напряжения е_П(t) на выходе усилителя 2 и с выхода блока 3 дифференцирования при равенстве постоянных времени дифференциатора и термопреобразователя. Напряжения с выходов блоков 4 и 5 памяти поступают на входы сумматора 7, реализующего соотношение (5). Выходной сигнал сумматора, пропорциональный измеряемой температуре, регистрируется блоком 8 индикации.

Подключение выхода блока 6 временных интервалов к управляющему входу 1 блока 5 памяти при соединении его информационного входа 2 с выходом блока 3 дифференцирования и одновременное в заданный момент времени t₁ запоминание напряжений на выходах усилителя 2 и блока 3 дифференцирования позволяют повысить точность измерений при сохранении высокого быстродействия предлагаемого измерителя температуры. При этом, при измерении не используется значение термо-ЭДС, соответствующее начальной температуре среды, полностью исключается требование к установке заранее коэффициента усиления усилителя и уменьшение запоминаемого напряжения одним из блоков памяти по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к технике измерения температуры, а точнее к измерителям температуры, в которых температуру определяют по величине сигнала термопреобразователя в переходном режиме. Измеритель температуры содержит термопреобразователь 1, например термоэлектрический преобразователь, последовательно соединенный с входом усилителя 2, подключенного своим выходом к информационному входу 1 блока 4 памяти и входу блока 3 дифференцирования, выход которого соединен с информационным входом 2 блока 5 памяти и входом блока 6 временных интервалов. Выход блока 6 временных интервалов соединен с управляющими входами 2 и 1 соответственно блоков 4 и 5 памяти, выходы которых подключены к входам сумматора 7, соединенного с блоком 8 индикации. Предлагаемый измеритель температуры обладает высокой точностью и быстродействием измерений. Технический результат - повышение точности измерителя температуры. 1 ил.

Измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, последовательно соединенный с входом усилителя, блок дифференцирования, вход которого связан с выходом усилителя, блок временных интервалов, подключенный своим входом к выходу блока дифференцирования, а также сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами блоков памяти, а выход подключен к блоку индикации, при этом информационный вход первого блока памяти соединен с выходом усилителя, а управляющий вход подключен к выходу блока временных интервалов, отличающийся тем, что выход блока временных интервалов также связан с управляющим входом второго блока памяти, при этом его информационный вход подключен к выходу блока дифференцирования.