Устройство для измерения температуры Советский патент 1984 года по МПК G01K7/16 

«1 Изобретение относится к температурным измерениям и предназначено для точного измерения температур термопреобразователями сопротивления с нелинейной характеристикой преобра зования. Известно устройство для измерения температуры или разности температур содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразователи сопротивления и реохорд, потенциальные выводы которых соединены с входом блока преобразования, включающего управляемые ключи и запоминающие конденсаторы, выходы которого вместе с выходами второго блока преобразователя через усилитель и фазочувствительный усилитель подключены к реверсивному двигателю, вал которого жестко связан с реохордом, выводы которого сое динены с входами второго блока преобразования 1 . Недостатком устройства является низкая точность измерения при исполь зовании термопреобразователей сопротивления с нелинейными характеристиками. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры, со рержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразователь сопротивления и компенсационный резистор, потенциальные выводы которых соединены с входами первого блока преобразования включающего запоминающие конденсатор и управляемые ключи, второй блок преобразования, первый вход которого соединен с резистором, а выход подключен к выходу первого блока преобразования и через усилитель переменного тока - к входу фазочувствитального выпрямителя, генератор, выходы которого соединены с управляю щими входами фазочувствительного выпрямителя и входами управления ключами блоков преобразования, а также дополнительный преобразователь с реохордом Г 2 3. Недостатками устройства являются низкая точность измерения температуры при работе с термопреобразователя ми, имеющими характеристику преобразования отличную от квадратичной, а также сложность устройства и низкаяг 1 2 надежность, вызванная наличием механических узлов. Целью изобретения является повышение точности измерения температуры при одновременном упрощении устройства . Поставленная цель достигается тем, что в устройство пля измерения температуры, содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразователь сопротивления и компенсационный резистор, потенциальные выводы которых соединены с входами первого блока преобразования, включающего запоминающие конденсаторы и управляемые ключи, второй блок преобразования, первый вход которого соединен с резистором, а выход подключен к выходу первого блока преобразования и через усилитель перменного тока - к входу фазочувствительного выпрямителя, генератор, выходы которого соединены с управляющими входами фазочувствительного выпрямителя и входами управления ключами блоков преобразовакия, введены дополнительный резистор и функциональный преобразователь вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, а выход соединен с вторым входом блока преобразования, первый вход которого через дополнительный резистор подключен к -выходу фазочувствительного вьтрямителя. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства5- на фиг. 2 - схема блока преобразования. Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, компенсационный резистор 2, стабилизатор 3 тока, два блока 4 и 5 преобразования, yci-шитель 6 переменного тока, фазочувствительный выпрямитель 7, резистор 8, дополнительный резистор 9, функциональный преобразователь 10 и генератор 11 прямоугольных импульсов с двумя парафазными выходами. Каждый блок 4 и 5 преобразования (фиг. 2) содержит четыре ггары управляемых ключей 12-19, между общими точками .которых включены запоминающие емкости 20 и 21. На раздельные входы блока клюи 12 и 14, 16 и 18,.подаются инормационные сигналы. Выходы клюей 15 и 19 соединены между собой, выходы ключей 13 и 17 являются ыходом блока. Входы управления клю310чей 12,14,16,18 подключены к одному выходу генератора 11, а входы управления 13,15,17,19 - к другому выходу генератора. Схема блока преобразования работа ет следующим образом, В перв1.й полупериод напряжения генератора 11 ключи 12,14,16,18 открыты, а ключи 13,15,17,19 закрыты и на конденсаторах 20 и 21 запоминаются входные напряжения. Во второй полупериод ключи 12,14,16,18 запираются, а ключи 13,15,17,19 открываются и к выходным зажимам последовательно подключаются конденсаторы. Выходное напряжение блока при этом равно разности входных напряжений. Выходные напряжения блоков 4 и 5 соответственно равны: U4-:o(RH)-R2) ; R8 + К 10 где 0 стабилизатора тока 3; R(t) иР2 - сопротийления термопреобразователя сопротивления 1 и резистора 2 и - выходное напряжение ВЫх устройства и.р - выходное напряжение функционального преобразователя 10, , R9+R8 К -ещ коэффициент преобразования устройства. Блоки 4 и 5 работают в противофазе, т,е, на вход усилителя 6 по очереди поступают прямоугольные импульсы с амплитудами, соответственно рав ными и. и Ur. Переменная составляющая этой последовательности, равная разности амплитуд и и Uj, усиливается усилителем переменного тока 6, детектируется фазочувствительным выпрямителем 7 и через выходной дели тель обратной связи подается на один из входов блока 5 преобразования. На входе усилителя 6 с точностью до напряжения статизма, определяемого коэффициентами усиления усилителя и фазочувствительного выпрямителя 7 обеспечивается равенство U4 Uj - (2) из которого с учетом вьфажения (1) следует Ueb,. o№- 2j -,-14Зависимость сопротивления термопреобразователя 1 от температуры можно представить в виде R{tl Ro RoAt-bf(tl , где - начальное сопротивление термопреобразователя; А - постоянный коэффициент; f(t) - функция нелинейности характеристики термопреобразователя. Так как напряжение на выходе функционального преобразователя 10 определяется выходным сигналом устройства .и однозначно связано с измеряемой температурой, то подбирая функцию преобразования преобразователя 10 такой, чтобы она во всем диапазоне измеряемых температур с обратньм знаком совпадала с функцией нелинейности характеристики термопреобразователя,х(( получим при R(, R2: и„ rKJ-RA-t . ВЫх о I т,е, выходной сигнал устройства будет линейным образом зависеть от температуры. Для большинства реальньгх датчиков максимальное значение функции нелинейности значительно меньше 1, т,е, I f (i:) |д(,(1, поэтому к погрешности преобразователя 10 не предъявляются высокие требования. Требуемая погрешность преобразователя 10 определяется неравенством |0 If (til где сЛог) допустимая погрешность линеаризации всего устройства. Например, при с/доп и |(Ь)|д,о,|. 1% погрешность преобраэователя 10 должна быть меньше« 410%, а при ( (t)(Kc 5% . Таким образом,в предлагаемом устройстве обеспечивается высокая точность линеаризации нелинейности характеристики датчика путём применения достаточно грубого, а следовательно, простого и дешевого функционального преобразователя, который может быть практи-чески реализован, например на базе. диодных кусочно-линейных функциональных преобразователей. Наличие функционального преобразователя в предлагаемом устройстве выгодно отличает его от известного.

так как позволяет повысить точность измерения в области измерения низких и высоких температур, где нелинейность термопреобразователей весьма значительна, а также упростить устройство.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразо атель сопротивления и компенсационный резистор, потенциальные вьшоды которых соединены с входами первого блока преобразования, включающего запоминающие конденсаторы и управляемые ключи, второй блок преобразования, первый вход которого соединен с резистором, а выход подключен к выходу первого блока преобразования и через усилитель переменного тока к входу фазочувствительного выпрямителя, генератор, выходы которого соединены с управляющими входами фазочувствительного выпрямителя и входами управления ключами блоков преобразования, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности измерения температуры при одновременном упрощении устройства, в него введены дополнительный резистор и функi циональный преобразователь, вход которого подключен к выходу фазочув Л С ствительного выпрямителя, а выход соединен с вторым входом блока преобразования, первьш вход которого через дополнительный резистор подключен .к выходу фазочувствительного выпрямителя.

Вход 1

Вход 2

Фаг. 2

BbUfod