Устройство для измерения разности температур Советский патент 1983 года по МПК G01K7/02 

оо vl

дшод i

Изобретение относится к измерению температуры и может быть испольэовано для измерения разности температуры с помощью термопар с электрически связанными горячими спаями.

Известно устройство для измерени разности температур в электропроводящих средах, содержащее две терм пары, запоминающие конденсаторы, электромеханические ключи и усилитель 13.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, которая обусловлена наличием помехи возникающей на контактах электромеханических ключей, а также тем, что величина выходного сигнала этого устройства пропорциональна разности термо-ЭДС термопар, величина которой зависит не только от разности температур,.но и от абсолютного значения температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измеренияразности температур термопарами с электрически связанными торячими спаями, содержащее две термопары, два запоминающих конденсатора, четыре ключа и диф:;ференциальный усилитель постояннрго тока 2 .

Недостатком данного устройства является все еще .низкая точность измерения разности температур при измерении уровня температур в широком диапазоне, осуществлелная существенной зависимостью разности термо-ЭДС термопар от значения температур. Величина разности термо-ЭДС например, хромель-копелевых термопар, соответствующая разности температур в , в области отличается от величины разности термо-ЭДС, соответствующей 10°С, в области 400°С на 25%.

. Целью изобретения является повышение точности измерения разности температур посредством термопар с

S(«t,)- при (2„41)

К ()+Un при (2„+1НТ„(2„+2Ь П О,1,2... о где К коэффициент усиления лителя. 7; Т-7 Тп и длительность .пульса мультивибратор +U ;121 П , Кз

электрически связанными горячиьспаями.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены мультивибратор и соединенные последовательно линеаризатор, усилитель переменного тока, демодулятор, выход которого является выходом устройства, при этом выходы ключей, соединяющих одноимённые выводы термопар, попарно соединены между собой и подключены к входу дифференциального усилителя- выход которого соединен с входом линеаризатора, а мультивибратор одним из своих выходов соединен с управляющими входами двух ; ключей, связанных с первой термопарой, другим выходом соединен с управляющими входами двух других ключей, связанных с второй термопарой и с синхронизирующими входами демодулятора.

Линеаризация характеристик термопар , выполняемая с помощью одного линеаризатора одновременно с гальва-нической развязкой выводов термопар, обеспечивает независимость точности. измерения разности температур от абсолютного значения температур.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит термопары 1 и 2 с электрически связанными , горячими спаями, ключи 3-6, диффе- : ренциальный усилитель 7 постоянного тока, линеаризатор 8, усилитель 9 переменного тока, демодулятор 10

и мультивибратор 11.

Устройство работает следующим образом.

Термо-ЭДС Е и Е2 С выходов термопар 1 и 2, связанные с измеряемой температурой t зависимостью вида Е at + bt(а и b коэффициенты пропорциональности , поочередно во времени поступают с помощью ключей 3,4 и 5,6 на вход усилителя 7. При этом выходной сигйал усилителя 7 0 равен:. i

И) усиима И.,вен: ЛП. . . (г„..) . ( при (v-HT CV5 Пе 0,1,2...00 Сигнал U-d преобразуется с помощью линеариватора 8 в сигнал JU, пропорциональный температуре, который ра где Kg - коэффициент преобразования

линеаризатора 8.

Переменная составлякнцая сигнала 0,.амплитуда которой равна 1/2 ,

и () Р (2„+1) b/2S«.() Р T,,((2n-2) Сигнал Оэ преобразуется с помощью демодулят61)а 10 в сигнал постоянного тока U ,равный: Щ t). (4 Мультивибратор 11 служит для синхронизации работы ключей 3-6 и демодулятора 10. Из выражения (4) следует, что выходной сигнал устройства зависит только от разности температур и не зависит от уровня температур. Таким образом, точность устройства зависит только от точности преобtg) усиливается с помо- усилителя 9, выходной сигкоторого 4/J при этом ра(3) разователей, входящих в устройство и, не зависит от уровня температур. Так как погрешность преобразователей, усилителей и линеаризатора, входящих в устройство, можно выполнить достаточно малой (0,1 - 0,2% для усилителей, 0,2 - 0,5% для линеаризатора), испдльзуя для их построения,, например, операционные усилители в микросхемном исполнении, то погрешность всего устройства получается более чем на порядок меньшая, чем у известного решения (0,1 - 1,0%| при изменении уровня температур в диапазоне О - 400°С.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащее две термопары, выходы которых через ключи подсоединены к входу -дифферен- . циального усилителя постоянного тока, о тл ич ающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения , в устройство введены мультивибратор и соединенные последовательно линеаризатор, усилитель перейенного тока, демодулятор, выход которого является выходом устройства, при этсл клсоды ключей, соединяющих одноименные идводы термопар,попарно соединены между собой и подключены к входу дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом линеаризатора, а мультивибратор одним из своих выходов соеди:нен с управляющими входами двух ключей, связанных с первой термопарой, другим выходом соединен с управляющими входами двух других ключей| связанных с второй термопарой и с синхронизирующим входом демодулятора. (Л