Устройство для измерения температуры и разности температур Советский патент 1983 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для точного измерения температуры и разности температур приборами следящего уравновешивания в комплекте с нелинейными термопреобраэователями сопротивления.Известно устройство для измерения абсолютных значений температур и их разностей, содержащее термопр образователи сопротивлений, включаемые пере ключателем в мостовую измерительную схему, к выходной диагонали которой подключен измерительный прибор ОНедостатками этого устройства явля ются влияние сопротивлений линии связи на точность измерений, возможность использования только термопреобразова телей сопротивления с линейной характеристикой (медные термопреобразовате ли сопротивления и отсутствие возможности использования в приборах сле дяи1его уравновешивания. Известно устройство для измерения разности температур и абсолютной температуры, содержащее два трансформатора тока, первичные обмотки которых соединены последовательно с калиброванным реохордом, а во вторичные обмотки которых включены термопреобразователи сопротивления /. Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности обеспечения линейной шкалы устройства при работе с термопреобразователями сопротивления, имеющим нелинейную харак

теристику преобразования, токовые и угловые погрешности трансформаторов тока, зависящие от величины сопротивления нагрузки и приводящие к значительной погрешности измерения и ограниченный диапазон допустимых изменений сопротивлений линий связи.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения разности температур, содержащее последовательно соединенные и подключенные к источнику напряжения два термопреобразователя сопротивления, компенсационный резистор и реохорд, четыре содержащих запоминающие конденсаторы и управляемые ключи блока преобразования, к входам которых подключены соответственно потенциальные выводы термопреобразователей сопротивления, реохорда, компенсационного резистора, первого и второго термопреобразователей и резистора обратной связи, выходы первых двух блоков

преобразователя,к второму шунтируюидему резистору -и к верхнему выводу делителя напряжения, переключаемые контакты соответственно соединены с

входами блоков преобразования, с верхним выводом реоховда, к которому подключен резистор обратной связи, и с входом фазочувствительного усилителя, а верхний токовый вывод второго компенсационного резистора подк/точен к верхнему токовому выводу второго термопреобразователя..

На фиг. 1 представлена блок-схе ма предлагаемого устройства, на фиг.2

схема блока преобразования.

Устройства содержит последовательно соединенные и включенные четырехпроводной линией связи первый компенсационный резистор и два термопреобразователя 2 и 3 сопротивления.

Нижний токовый вывод второго термопреобразователя 3 через нормально закрытый контакт k перекгяочателя соединен с верхним выводом преобразования через усилитель, фазочувствительный усилитель двигатель соединены с движком реохорда, выходы двух других блоков преобразования .через усилитель, фазочувствительный выпрямитель, резистор обратной связи подключены к точке соединения второго термопреобразователя и реохорда, и генератор 3 J. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности измерения одним .устройством температуры и разности температур. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения, температуры и разности температур при помощи нелинейных термопреобразователей сопротивления. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй компенсационный резистор, два шунтирующих резистора, делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов, и переключатель, нормально открытые контакты которого соединены соответственно с потенциальным и токовыми выводами второго компенсационного резистора и его токовым выводом, с первым шунтирующим резистором и средней точкой делителя напряжения, подключенного к выходу усилителя переменного тока, нормально закрытые контакты переключателя подключены соответственно к потенциальным и токовым выводам второго термореохорда 5, нижний вывод которого подключен к земляной шине. Между верхним выводом резистора 1 и земляной шиной подключен источник 6 напряжения, К точке соединения обоих термопреобразователей 2 и 3 подключен токовый вывод второго компенсационного резистора.7, ДРУГОЙ токовый вывод которого подключен к нормально открытому контакту i переключателя Переключающиеся контакты i и 8 переключателя соединены между собою и подключены к BepxHei y выводу реохорда 5 Шунтирующие резисторы 9 и 10 подключены параллельно реохорду 5 через KOH такты 8. К входам блоков П и 1. преобразования подключены соответственно потенциальные выводы термопреобразователя 2 сопротивления, переключающиеся контакты 13 и 1 переключателя участки реохорда 5: верхний вывод ре охорда - движок, движок - нижний вывод реохорда 5. Выходы блоков 11 и 1 преобразования через усилитель 15, д литель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов 16 и 17 через переключающий кон такт 18 переключателя, фазочувствительный усилитель 19 подключены к двигателю 20, вал которого механичес ки связан с движком реохорда 5. Потенциальные выводы компенсационного резистора 7 и термопреобразователя 3 подключены соответственно к нормально открытым и нормально закрытым кон тактам 13 и 14 переключателя о К входам блоков 21 и 22 преобразования, выходы которых через усилитель 23, фазочувствительный выпрямитель 2k и резистор 25 обратной связи соединены с-верхним выводом реохорда 5. подк/яочены соответственно переключакщиеся контакты 13 и 14 переключателя, потенциальные выводы резистора 25 обратной связи, компенсационного резистора 1 и теркопреобразователя 2 сопротивления. Каждый блок 11, 12, 21 и 22 преоб разования (фиг. 2) содержит четыре пары управляющих .ключей 26-33, между обоими, точками которых подсоединены запоминающие конденсаторы 34 и 35. Информационные входные сигналы подключаются к входам ключей 2б, 28 и 30, 32., Выходы ключей 29 и 33 соединены между собою, а выходь ключей 27 и 3 служат выходом блока преобразо вания. Управляющие входы ключей 2б, 28, 30 и 32 подключены к одному выхо ду генератора 36 прямоугольных импульсов, а управляюи1ие входы других ключей 27, 29, 31. и 33 подключены к другому выходу генератора 36. Схема блока преобразования работает следующим образом. В Первый полупериод управляющего напряжений генератора Зб ключи 26,. 28, io и 32 замкнуты, а ключи 27, 29, 31 и 33 разомкнуты. Конденсаторы 3 и 35 заряжаются до уровней напряжений, поданных на входы блока преобразования. Во второй полупериод к/точи 2б, 28, 30и 32 размыкаются, а ключи 27, 29, 31и 33 зайыкаются, подключая конденсаторы 34 и 35 к выходу блока преобразования. При этом выходное напряжение блока равно разности входных напряжений. При указанных на фиг. 1 положениях контактов 13, 14, 4, 8 и 18 переключателя ток ip источника напряжения 6, протекая через термопреобразователи 2 и 3, реохорд 5 создает на них падения напряжения. Выходное напряжение блока 11 оавно .( я ; . а выходное напряжение Ьлока 12 где X - относительное положение движ- ка реохорда 5, отсчитываемое от верхнего его вывода, П X 1 .. На вход усилителя 15 поочередно, со сдвигом на 1ВП , подаются прямоугольные импульсы с амплитудами, равными напряжениям по формулам (1) . и (.), Разность этих амплитуд усиливается усилителями 15 и 19 и подается на двигатель 20, вал которого, вращаясь, перемещает движок реохорда 5 до обеспечения равенства напряжений С1) ), из которого следует i .х-о,. V ,o/ т.е. положение движка реохорда 5 пропорционально разности сопротивлений термопреобразователей 2 и 3, т.е. измеряемой разности температур. При измерении температуры с помощью термопреобразователя 2 контакты 13, 14, 4, 8,и 18 переключаются и вместо термопреобразователя 3 к .входу блока 11 подключается компенсационный резистор 7 а параллельно реохорду 5 подсоединяется шунтирующи резистор 9j обеспечивающий изменение диапазона измерения температуры. В этом случае показания устройства про порциональны температуре среды, в ко торой расположен термЬпреобразоват. ;ЛбА. R9 V / Одновременно для обеспечения постоянства чувствительности устройства в режиме измерения температуры к выходу усилителя 15 подключается делитель напряжения резисторы 16 и уменьшающий общий коэффициент усиления усилительного тракта. Для обеспечения линейности шкал в режимах измерения разности температур и температуры в устройстве предусмотрен канал коррекции, состоящий из блоков 21 и 22 преобразовани выводы которых через усилитель 23 фазочувствительный выпрямитель .4, резистор 25 обратной связи подключены к верхнему выводу реохорда 5. Канал коррекции представляет собою ста тический преобразователь суммы темпе ратур, измеряемых термопреобразовате лями 2 и 3 в пропорциональный ток, протекающий через резистор 25 и рео18хорд 5« Этот ток, протекая через реохорд 5 создает на нем дополнительное напряжение, корректирующее нелинейность характеристики преобразования платиновых термопреобразователей сопротивления. При измерении температуры ток коррекции пропорционален непосредственно измеряемой температуре, Точность работы устройства определяется в-основном параметрами управляемых кл15чей и запоминающих конденсаторов. Применение предлагаемого устройства обеспечивает измерение одним устройством температуры и разности температур, линейную зависимость между показаниями и измеряемыми величинами простоту и низкую стоимость устройства благрдаря использованию измеряемых термопреобразователей для целей коррекции нелинейности, без дополнительных термрпреобразователей, отсутствие влияния измерения сопротивления линии связи на точность измерения и вьтсокую точность измерения Устройство реализовано в приборе следящего уравновеи И8ания для измерения разности, температур и температуры с точностью±0,5 соответственно в диапазонах при помощи платиновых термопреобразователей сопротивления 100 П.

-IJh

I

л

w2.;