Измеритель разности температур Советский патент 1983 года по МПК G01K7/32 G01K7/00 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измере1шя разности температур.

Известен измеритель разности температуры, содержащий два пьезокварцевых термопреобразователя с частотным выходом, смеситель, схему опредгшения знака разности температур, делитель частоты, формирователь временных интервалов, генератор опорной частоты, счетчик-результата и цифровой индикатор р1 Д.

Однако в известном измерителе раэности невозможно применение термопреобразователей температуры неидентичных по крутизне термочастотной характеристики,

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель разности температуры, содержащий два пьезокварцевых термопреобразователя с частотным выходов, подключенных к первым входам Двух смесителей, два формирователя импульсов, две cxeivibi И, генератор опорной частоты, соединенный с делителем, при этом первый вход певой схемы И соединен с выходом первого формирователя, а выход подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединённого через триггер знака и непосредственно с входами цифрового индикатора ,

Однако и этот измеритель требует применения термопреобразователей с одинаковой крутизной характеристики температура - частота. Недостаточная неодинаковость (близость) значений крутизны характеристики приводит в известных измерителях разности к погрешности измерения,

Цель изобретения - повьшение точности измерения разности температуры за счет устранения погрешности, вызванной неидентичностью характеристик термопреобразователей по крутизне, а также возможность применения в измерителе термопреобразователей с любым разбросом характеристик по крутизне.

Поставленная цель .достигается тем, что в измеритель разности температуры, содержащий два пьезокварцевых термопреобразователя с частотным выходом, подключенных к первым входам двух смесителей, два: формирователя импульсов, две схемы И, генератор опорной частоты, соединенный с дехштелем, при этом первый вход первой схемы И соединен с выходом певого формирователя, а выход подключен к суммирующему входу реверсив- ного счетчика, соединенного через триггер знака и непосредственно с Входами цифрового индикатора,а выход первого смесителя через второй формирователь соединен с входом второй схемы И, введены два источника опорной частоты, третий смеситель, схема управления, третья схема И и схема ИЛИ, входы которой соединены с выходами первой и второй схем И, а выход подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, при зтом вторые входы первого и второго смесителей соединены с выходами источников опорной частоты, а выходы подключены к входам третьего смесителя, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, вы.,ход делителя опорной частоты соединен с пербьм входом третьей схемы И, а- выходы схемы управления соедагнены с вторыми входами схем И,

На фиг, 1 представлена блок-схема измерителя; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,

Устройство содержит два термопреобразователя 1.1 и 1.2, два смесителя 2,1 и 2.2, два источника опорной частоты 3,1 и 3,2, третий смеситель А, два формирователя 5 и 6, три схемы И 7,1, -7.2 и 7,3, схему ИЛИ 8, генератор 9 опорной частоты, делител 10 опорной частоты, схему 11 управления, реверсивный счетчик 12, триггер знака 13 и цифровой индикатор 14

HcTO4)fCHKH опорной частоты 3, 1 и 3,2 могут быть реализованы с использованием двух опорных кварцевых резонаторов, отличающихся по номинальной резонансной частоте и соответствующих схем генераторов.

Каждый из смесителей 2,1, 2,2 и .4 представляет собой схему И с фильтром ниж:них частот, включенным на выкоде,

Каждый из формирователей 5 и 6 является усилителем-ограничителем.

Схема управления является устройством, формирующим временную диаграмму работы по сигналам, снимаемым с выходов делителя Ю опорной частоты

Устройство работает следующим образом.

Выходной частотный сигнал термопреобразователей температуры 1,1 и 3 1.2, функция преобразования которых описывается уравнением (-i-6o). (1) где i - номер датчика (,2); f- - частота на выходе термопре образователя 1.i при температуреf . - частота на выходе термопре образователя при температу ре градуировки Эр; S,i - крутизна температурно-час т ной характеристики .термопреобразователя 1.1, подается на входы смесителей 2.2 и 2.2, на вторые входы которых поступают выходные сигналы источников опорной частоты 3.1 и 3,2, частоты которых отличаются друг от друга, в результате чего разностные частоты, выделяемые смесителями 2.1 и 2.2, также отличаются друг от друга а знак разностной частоты выходных сигналов смесителей 2.1 и 2.2, выделяемой третьим смесителем 4 во всем диапазоне измеряемых температур при любых разбросах датчиков температуры 1.1 и Т.2 по крутизне температурно-частотной характеристики, останется неизменньш. Полученный таким образом.на выходе смесителя 4 сигнал через формирователь 6 и схему И 7.1 поступает на вход прямого счета реверсивного счетчика 12 в течение времени, определяемого длительностью сигнала на управляющем (втором) входе схемы И 7.1, поступающего со схемы 11 управления. Выходной сигнал смесителя 2.2 через формирователь 5, схему И 7.2 и схему ИЛИ 8 в течение времени, определяемого длительностью сигнала на втором входе схемы И 7,2 также поступающего со схемы управления 11, поступает на вычитающий вход счетчика 12, в результате чего его содержимое уменьшается. Содержимое счетчика 12 также уменьшается при поступлении на его вычитающий вход через третью схему И и схему ИЛИ сигналов с промежуточного выхода делителя 10 опорной частоты, ilo сигналам, поступающим с выхода делителя 10 схема управления формирует сигналы, поступаощие на вторые входы схем И 7.Ц7,2 и 7.3, на вход.установки в нуль реверсивного счетчика 12 и на вход Перенос цифрового индикатора 14. Для полу864чения отсчета в единицах температз рьр (градусах Цельсия) длительность сигналов, поступающих со схемы управления II на вторые входы схем И 7.1 и 7.2, выбирается на основе соотношения i 1 Sid© ллин гделб., - разрешающая способность измерителя разнести температуры. Устройство работает следукядим образом. За промежуток времени TQ, начинакнцийся после установки реверсивного счетчика 12 в нуль, с использованием третьей схемы И 7,3 и схемы ИЛИ 8 в реверсивном счетчике -12 накапливается число в обратном коде (участок 1, фиг. 2). В течение времени t; выходной сигнал третьего смесителя 4 , через формирователь 6 и схему И 7.1 поступает на суммирующий вход счетчика 12, в результате чего его содержимое увеличивается (участок 2, фиг. 2). По сигналу схемы управления длительностью Т2-Т, поступающему на второй вход схемы И 7.2, выходной сигнал смесителя 2.2 через формирователь 5, схему И 7.2 и схему ИЛИ 8 также поступает на вычитающий вход счетчика 12, в результате чего его содержимое вновь уменьшается (участок 3, фиг. 2)i Длительность интервала времени (Т2-Т) определяется разбросом термопреобразователей по крутизне температурно-ч астотной характеристики при одинаковых значениях параметров обоих термопреобразователей длительность зтого интервала равна нулю. Полученное в конце цикла измерения содержимое реверсивного счетчика равно (f,-foni)-(f2-w)Ti-(f2:W 2 / ьжодная частота источников опорной частоты. При этом NJJ определяется соотношением(fo2-WT2. () а реализуется в виде N Т (5) О о к I где , - частота на выходе генератора 9 опорной частоты; коэффициент деления делителя 10 до его использованного для подключения ко входу схемы И 7.3 промежуточного выхода, С использованием соотношений (2) и С4 I уравнение ( 3 преобретает вид Т- 2 миИ доказывающий, что измерителЬ действительно измеряет разность температур двух термопреобразователей.15 1051 5 10 66 Состояние триггера знака 13 определяется как S.JJ, i Таким образбм, измеритель разности температур позволяет повысить точность измерения разности температур по сравнению с прототипом за счет исключения погрешности от неидентичности характеристик термопреобразователей. Учет разброса характеристик осуществляется путем настройки схемы управления соответствующим подключением входов схем совпадения к выходам генератора опорной частоты.

ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОеТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащий два пьезокварцевых термопреобразователя с частотным выходом, подключенных к первым входам двух смесителей, два формирователя импульсов, две схемы И, генератор опорной частоты, соединенный с делителем, при этом первый вход первой схемы И соединен с выходом первого формирователя, а выход подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединенного через триггер знака и непосредственно с входами цифрового индикатора, а выход первого смесителя через второй формирователь соединен с входом второй схемы И, отличающийся тем, что, с целью повьйвения точности измерения разности температур за счет устранения погрешности, вызванной неидентичностыо характеристик термопреобразрвателей покрутизне, в него введены два источника опорной час1юты, третий смеситель, схема управления, третья схема И и схема ИЛИ, входы которой соединены с выхода(Л ми первой и второй схем И, а выход подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, при этом вторые входы первого и второго смесителейсоединены с выходами источншсов опорной частоты, i выходы подключены к входам третьего смесителя, выСП ход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход со делителя опорной частоты соединен с первьм входом третьей схемы И, а 00 105 выходы схемы управления соединены с вторыми входами схем И.

J

гтть-г,г

с