Цифровой измеритель температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к электро термометрии и может быть использовано при построении помехозащи енных цифровых измерителей температуры, работающих в комплекте с т моэлектрическими npeoOpaBOBaTejiHNUi Известно устройство для измерения температуры, содержащее трехэлектродную термопару, два одноименных термоэлектрода которой подключены к первичной обмотке трансформатора, а вторичная обмотка со единена последовательно с термопарой и входом вторичного прибора l Недостатком этого устройства яв ляется низкая помехоустойчивость при действии несимметричных и импульсных помех : Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой измеритель температуры, содержащий термоэлектрический преобразователь, преобразователь напр жения в интервал времени, входы ко торого соединены с выходом источника напряжения смещения и высокоомным термоэлектродом термоэлектрического преобразователя, выход подключен к одному из входов блока управления, а управляющий вход со единен с выходом генератора опорно частоты и первыми входами двух селекторов , при этом выход первого селектора через схему линеаризации подключен к цифровому отсчетному устройству, а выходы второго селектора соединены с суммирунидим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого подключен к блоку управления, соединенно с управляющими входами селекторов, схемы линеаризации и блока индикации полярности 2j , : Однако это устройство не защищено от влияния на результат измер ния несимметричных электромагнитных помех. Что ведет к повышению погрешности измерения , ; Целью изобретения является снижение погрешности измерения уменьшения влияния помех на резуль тат измерени.Я4, ; Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель тем ператури, содержащий термоэлектрический преобразователь, преобразователь напряжения в интервал вре мени, входы которого соединены с выходом источника напряжения смещения и высокоомным термоэлектродом термоэлектрического преобразователя, выход подключен к одному из входов блока управления, а управляющий вхсэд соединен с выходом генератора опорной частоты и первыми входами двух селекторов, при этом выход первогЬ селектора через схему линеаризации подключен к цифровому отсчетному устройству, а выходы второго селектора соединены ,с суммирующим и вычитакицим входами рэверсивного счетчика, выход которого подключен к блоку управления, соединенному с управляющими входами селекторов, схемы линеаризиции и блока Индикации и полярности, введены два образцовых резистора, выполненных из материала низкоомного термоэлектрода термоэлектрического преобразователя, переключатель и идентичный дополнительный термоэлектрический преобразователь, высокоомный термоэлектрод которого непосредственно, а низкоомный термоэлектрод через первый эталонный резистор подключены к входам переключателя, управляющий вход которого подключен к блоку управления, а выходы соединены с входами преобразователя напряжения в интервал времени и источника напряжения смещения, соединенного через второй эталонный резистор с низкоомным .термоэлектродом термоэлектрического преобразователя, при этом рабочие спаи термоэлектрических преобразователей соединены между собо На чертеже представлена блоксхема цифрового измерителя температуры, : . Цифровой измеритель температуры содержит термоэлектрический преобразователь 1, дополнительный термоэлектрический преобразователь 2, идентичный преобразователю 1, переключатель 3, источник 4 напряжения смещения, преобразователь 5 напряжения в интервал времени, блок б управления, генератор 7 опорной частоты, первый и второй селлекторы 8 и 9, реверсивный счетчик 10, схему 11 линеаризации, цифровое отсчетное устройство 12, блок 13 индикации полярности, образцовые резисторы 14 и 15, выполненные из материалайизкоомных тер- . моэлектродов термоэлектрических преобразователе йв ; Сопротивления резисторов 14 и 15 выбраны таким образом, что суиаларное сопротивление резистора и низкоомного термоэлектрода термоэлектрического преобразователя равно сопротивлению высокоомного термоэлектрода , Устройство работает в два цикла следующим образом : В исходном состоянии реверсив- , ный счетчик 1Q установлен в нулеое состояни;е, В первом такте перого цикла измерения по команде блока б управления переключатель 3 устанавливается в положение (нижне- на чертеже) и производится

измерение напряжения смещения

и напряжения эквивалентной помехи U

Так как электроды термоэлектрических преобразователей соединены последовательно встречно, то выходное напряжение термоэлектрических преобразователей в первом цикле равно На протяжении времени, пропорционального , + U(.| во втором такте, выход генератора 7 юпорной частоты подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 10, в результате чего в последнем записывается N, импульсов:

«,(и„,+UC + AU), (1) где Тд - временной интервал;

tg - частота следования импульсув генератора опорной частоты;

Кд - коэффициент аналого-цифровго преобразования; ли - аддитивная составляющая погрешности, приведенная к входу, :

В первом такте-второго цикла измерения по команде с блока б управления переключатель 3 переводится в положение И /(верхнее на че зтеже) и производится измерение суммы напряжений с

,+и(Т)+и,+Ьи-, (2) гдеЩт)- выходное напряжение термоэлектрических преобразователей;

Un2 - напряжение эквивалентной помехи во втором цикдев : Напряжение U преобразуется во временной интервал Одновременно с началом второго такта второго цикла измерения на вычитающий вход реверсивного счетчика 10 с генератора 7 опорной частоты начинают поступать счетные импульсь. Блок 6 управления фиксирует момент времени перехода реверсивного счетчика 10 через ноль и момент времени окончания формирования временного интервала преобразования- напряжения в интервал времени о В промежутке между этими событиями по команде

с блока 6 управления выход генератора 7 опорной частоты подключается к входу схемы 11 линеаризации

В течение второго такта второго цикла измерения на вход реверсивного счетчика 10 импульсов пройдет Ыл импульсов:

(U(T)+Unj+4; +iU) (3)

реверсивный счетчик переходит через нулевое состояние после поступления на его вычитающий вход N, импульсов, то промежуток времени между сигналом начала преобразования и переходом реверсивного счетчика 10 через нуль равен Т, а промежуток времени, в течение которого на вход схемы 11 линеаризации поступают импульсы с выхода генератора 7 опорной частоты, равен ,

За это время через схему 11 линеаризации на цифровое отсчетное уст;ройство 12 поступает N3 импульсов: N,(U(T)+Un3-rq,,) (4)

Из выражения (4) видно, что если

осуществить такой режим подключения входных цепей, чтобы К. Up, , . реэульт&т измерения напряжения на выходе термоэлектрических преобразователей лишен влияния помех как

искаженных, так и неискаженных,

Как показывают простые расчеты, при данной схеме включения термоэлектрических преобразователей и указанных значениях сопротивлений

резисторов 14 и 15 напряжения помех Цщ и Ип равны между собой как при симметричной, так и несимметричной входной цепи преобразователя напряжения в интервал времени,

поэтому конечный результат изменения не зависит от интенсивных помете,

Наличие в цифровом измерителе дополнительного термоэлектрического преобразователя, переключателя и образцовых резисторов позволяет уменьшить влияние помех на результат измерения и тем самым повысить точность измерение 5.

I л A

I / V / л

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термоэлектрический преобразователь, преобразователь напряжения в интервал времени, входы которого соединены с выходом источника напряжения смещения и высокоомным термоэлектродом термоэлектрического преобразователя, выход подключен к одному из входов блока управления, а управляющий вход сое1динен с выходом генератора опорной частоты и первыми входами двух селекторов, при этом выход первого селектора через схему линеаризации подключен кцифровому отсчетному устройству, а выхода второго селектора соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого подключен к блоку управления, соединенному с управляющими входами селекторов, схемы линеаризации и блока индикации полярности, о тличающийся тем, что, с целью снижения погрешности измерения путем уменьшения влияния помех на результат измерения, в него введены два образцовых резистора, выполненных из материала низкоетлного термоэлектрода термоэлектрического преобразователя, переключатель и идентичный дополнительный термоэлектриS ческий преобразователь, высокоомный термоэлектрод которого непосредствен(Л но, а низкоомный термоэлектрод через первый эталонный резистор подключен к входам переключателя, управляющий вход которого подключен к блоку управления, а выходы соединены с входами преобразователя напряжения в интервал времени и источника напряжения смещения, соединенного через второй эталонный резистор с низкоомным термоэлектродом термоэлектрического преобразователя, ND при этом рабочие спаи термоэлектри:л ческих преобразователей соединены :о между собо1К, 4

J Lb