Устройство для дистанционного измерения температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/00 

О1

О) 00 00 I1 Изобретение относится к тепловым измерениям, а точнее к устройствам для измерения температуры, предназначенным для работы в условиях повышенного уровня помех. Известно устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, источник тока, генератор, линию передачи сигналов, инвертор, запоминающее устройство, уси;1итель, демодулятор, ключи. Работа устройства основана на питании термопреобразователя сопротивления импульсами тока постоянной полярности с частотой следования питающих импульсов, равной удвоенной частоте сети питания с последукщим умножением этой последовательности на минус единицу через один импульс с запоминанием амплитудного значения результирующей последовательности импульсов в момент времени действия каждого амплитудного значения импульса на время между импульсами, с последующим усилением сигнала и его демодуляциейС1 } Однако это устройство обеспечивает подавление электрических помех только промышленной частоты, причём помехи должны быть строго периодическими и симметричными относительно точки перехода помехи через ноль. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является-уст ройство для дистанционного измерения температуры, содержащее преобразователь температуры в напряжение (термоэлектрический преобразователь), два переключателя, соединенных с бло КОМ управления, два запоминающих кон денсатора, первые выводы которых сое динены с земляной шиной, а вторые с контактами первого переключателя, усилитель, вход которого соединен с переключающим контактом- первого пере ключателя, а выход - с переключающим контактом второго переключателя, два дополнительных запоминающих конденсатора. Это устройство может работать и при использовании в качестве преобразователя температуры в напряжение термопреобразователя сопротивления с источником токаС2 J. Однако известное устройство недостаточно эффективно устраняет влияние помехи .на результат измерения, вследствие чего не обеспечивает высокой точности измерения. 8 Цель изобретении -. повышение точности измерения температуры в условиях действия электрических помех. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее преобразователь температуры в напряжение, включающий в себя термопреобразователь сопротивления И источник тока, два переключателя, соединенных с блоком управления, два запоминающих конденсатора, первые выводы которых соединены с земляной шиной, а вторые - с контактами первого переключателя, введены третий переключатель , соединенный с блоком управления и дифференциальный усилитель, входы которого соединены с вторыми выводами конденсаторов, при этом выводы источника тока соединены с контактами второго и третьего переключателей, переключающие контакты которых соединены с токовыми выводами термопреобразователя сопротивления, потенциальные выводы которого подключены к переключающему контакту первого переключателя и к земляной шине соответственно. На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства в условиях действия электрических помех произвольной формы. Устройство содержит термопреобразователь сопротивления 1, источник тока 2, три трехпозиционных переключателя 3, и 5, блок управления 6, два запоминающих конденсатора 7 и 8, дифференциальный усилитель 9. Устройство может работать в режиме однократных измерений и в режиме периодических измерений. В режиме однократных измерений устройство работает следующим образом. В исходном положении переключающие контакты переключателей 3, и 5 находятся в нейтральном положении и термопреобразователь сопротивления обесточен. При включении устройства на выходе блока 6 управления формируется двуполярный импульс V(t) управления переключателями. При положительном значении импульса Vy(t) управления переключающие контакты переключателей 3, и 5 замыкаются с первыми .контактами этих переключателей-. В этом случае положительный и отрицательный полюса источника 2 тока подключаются к токовым зажимам 31 термопреобразователя сопротивления. Потенциальные зажимы термопреобразователя сопротивления 1 подключаются через переключатель 5 к запоминающему конденсатору 7. Напряжение на кон денсаторе 7 будет равно сумме двух напряжений: информационного V и помехиv(t) DoRT-«-v -K v, (1) где Зр - ток питания термопреобразователя сопротивления; R - сопротивление термопреобразователя , зависящее от измеряемой температуры Т; постоянная составляющая помехи; - помеха, обусловленная изменением сигнала помехи во времени, за время действия положительной полярности питающего импульса тока i (фиг, 2). При отрицательном значении импуль са V.,(t) управления переключающие контакты переключателей 3, и 5 замыкаются со вторыми контактами этих переключателей, минуя нейтральное положение, В этом случае источник 2 тока через контакты переключателей 3и также переключается к токовым зажимам термопреобразователя сопротивления. Однако направление токаЗ через термопреобразователь изменитс на противоположное, т.е. с положительного на отрицательное. Потенциальные зажимы термопреобразователя .сопротивления через переключатель 5 будут.подсоединены к запоминающему конденсатору 8, напряжение ) на котором будет равно: V2(t). где помеха, обусловленная изменением сигнала .поме хи во времени, за время действия отрицательной полярности (-Ид) питающего импульса тока. После окончания двуполярного управляющего импульса V,(t) с выхода блока 6 управления, переключатели 3 4и 5 возвращаются в нейтральное положение. На выходе дифференциального 55 усилителя формируется сигнал, являющиися выходным сигналом устройства (фиг. 2): 8 ,vVt)-V2(t) K( Л2 . где Ку - коэффициент передачи усилителя 9. Значение Z3(,R определяет информационную компоненту выходного сигнала, по которой судят об измеряемой температуре (по известному значению 30 и известной зависимости R R(t). Значение погрешность при дистанционном измерении температуры от наличия электрических помех прризвольной формы (фиг. 2), наводимых, главным образом, в соединительных проводах линии связи термопреобразователя сопротивления с измерительной схемой. Для эффективного подавления периодической помехи произфольной формы длительность t двуполярного импульса питания термопреобразователя сопротивления выбирается из соотношения где лТ - абсолютная погрешность измерения температуры, обусловленная неполным подавлением помехи; d - температурный коэффициент сопротивления термопреобразователя сопротивления; UJ - верхняя,граничная круговая ; частота спектра, в пределах которого подавляется помеха. В случае действия случайной помехи (шума) в выражение(+). вместо частоты со необходимо подставить значение iStu гиумовой полосы пропускания, а вместо дТ - допустимое среднеквадратное значение погрешности измерения температуры, I В режиме периодических измерений устройство работает аналогично. Отличие заключается в том, что блок управления 6 генерирует не одиночный двуполярный примыкающий импульс, а последовательность таких импульсов, отстоящих друг от друга на определенней интервал времени, длительность которого зависит от быстродействия последующих устройств обработки информации, например аналого-цифрового преобразователя. Наличие в устройстве новых элементов (третьего переключателя и дифЛеренциального усилителя), а также новых связей между элементами по сравнению с известным позволяет повысить точность измерения температуры в условиях действия электрических помех в широком спектре частот, а также упростить устройство.

и

io

,fV/

и.

fK

Or

-UT

Риг.2