Термометр Советский патент 1985 года по МПК G01K7/16 

1 I

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения температур в скважинах, а также при создании устройств для дистанцио.нного измерения приращения сопротивления и функционально связанных с ним величин.

Известентермометр, содержащий термочувствительный и образцовый резисторы, одножильный бронированный кабель, блок управления, генератор опорной частоты, счетчик с цифровым табло, преобразователь напряжения в длительность импульса, выход которого соединен с управляющим ЕХОДОМ вентиля, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а его выход соединен с входом счетчика ij .

Недостаток термометра заключается в том, что для определения температуры необходимо проведение ряда промежуточных вычислений по специальным формулам, что усложняет процесс измерения и снижает его достоверность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуг ры, содержащее термочувствительный и образцовый резисторы, одножильный бронированный кабель5 генератор импульсов тока, блок управления, генератор опорной частоты, счетчик с цифровым табло, интегратор, вентиль, два диода, при этом анод первого диода и катод второго диода соединены с центральной жилой кабеля, а катод первого диода через термочувствительный резистор и анод второго диода через образцовый резистор подключены к броне кабеля, причем один выход блока управления соединен с входом генератора импульсов тока, а генератор опорной частоты через вентитль и счетчик связан с цифровым табло Ш.

Недостатком известного устройства является зависимость результатов измерения от токов утечки диодов , масштабных коэффициентов интегратора, равенства токов генератора импульсов тока, частоты опорного генератора, емкости линии связи, а также равенства длительности импульсов тока.

Цель изобретения повышение точности измерения.

86672

Поставленная цель достигается тем что в термометр, содержаний термочувствительный и обр.азцовый резисторы, подключенные первыми вывода5 ми к броне одножильного кабеля на первом его конце, генератор импульсов тока, управляющий вход которого соединен с блоком управления, интегратор и генератор опорной частоты,соединенный через первый вентиль с суммирующим входом счетчика,выход которого подключен к цифровому табло, введены три постоянных разистора, два ключа, переключатель, дифференциальный

S усилитель, схема сравнения, второй :вентиль,, два магнитоуправляемых контакта с постоянными магнитами и катущка управления контактами, а счетчик- выполнен реверсивным,

0 причем первые выводы контактов соединены с соответствующими вторыми выводами термочувствительного и образцового резисторов, вторые выводы контактов - с первым выводом катушки, второй вывод которой подключен к жиле кабеля на первом его конце, постоянные резисторы и второй конец кабеля соединены в мостовую схему,броня кабеля которой заземлена,

Q а противоположная вершина подключена к выходу генератора импульсов тока, жила кабеля на втором его конце подключена к первому входу переключателя, а противоположная вершина моста и выход генератора импульсов тока через первый и второй ключи соответственно - к второ1 гу входу переключателя, выходы которого соединены с входами усилителя, а выход усилителя через интегратор и схему сравнен ния - с блоком управления, генератор опорной частоты соединен с блоками .управления и через второй вентиль .- с вьгчитающим входом реверсивного счетчика, а управляющие входы обоих ключей, переключателя и обоих вентилей соединены с блоком управления.

На фиг.1 изображена блок-схема термоме тра; на фиг,2 -.временные диаграммы его работы.

Термометр содержит мостовую схему 1, образованную тремя постоянными резисторами и выходом одножиль- ного бронированного кабеля 2, термочувствительный 3 и образцовый 4 резисторы, магнитоуправляемые контакты 5 и 6 с постоянными магнитами 3 и катушкой 7 управления,.переключатель 8, дифференциальный усилитель генератор 10 импульсов тока, интегратор 11, схему 12 сравнения, блок 13управления, генератор 14 опорной частоты, ,два вентиля 15 и 15, реверсивный счетчик 17, цифровое табло 18, ключи 19 и 20. Первые выводы резисторов 3 и 4 подключены к броне кабеля 2 на первом его конце. Управляющие входы генератора 10, пере1слючателя 8, клю чей 19 и 20, вентилей 15 и 16 соеди |Нены с блоком управления. Генератор 14через вентили 15 и 16 соединен с суммирующим и вычитающим входами счетчика 17 соответственно. Кроме этого опорная частота генератора 14 подается в блок 13 управления. Выход счетчика 17 подключен к цифро вому табло 18. Первые выводы контак тов 5 и6 соединены с соответствующими вторыми выводами резисторов 3 и 4, вторые выводы контактов 5 и 6 - с первым выводом катушки 7, вто рой вывод которой подключен к жиле кабеля 2 на первом его конце с В мос товой схеме 1 броня кабеля заземлена, а противоположная вершина подключена к выходу генератора 10. Жила кабеля 2 на втором его конце под ключена к первому входу переключате ля 8, а противоположная вершина мос та 1 и выход генератора 10 через ключи 19 и 20 соответственно к вт рому входу переключателя 8, выходы которого соединены с входами усилителя 9, а выход усилителя 9 через интегратор I1 и схему 12 сравнения с блоком 13 управления. Устройство работает следующим об разом. При включении питания мост 1 запитывается напряженим одной полярности. При этом ток, протекающий Через обмотку катушки управления, вызывает размыкание одного из магнитоуправляемых контактов. Постоянные магниты выбраны из условия сра батывания геркона, когда в катушке управления отсутствует ток. При опр деленной полярности питающего напря жения моста посредством геркона подключается термочувствительный резистор. При этом на измерительной диагонали моста выделяется напряже™;,,( , - Клс ЙхГ 674 где Uf, - напряжение питания моста I , S, .Rj. сопротивление плеч моста 1; Cv сопротивление жилы кабеля 2 и катушки 7, сопротивление терморезистора 3 при температуре . Напряжение, выделившееся на сопротивлении RJ , равно . W Блок ГЗ управления выдает сигнал, открывающий ключ 19 в течение интер вала ti , t| длительностью Т. На интегратор 11 подается напряжение iU, снимаемое через усилитель 9 с вершин измерительной диагонали моста 1 , В момент времени t. напряжение на выходе интегратора 11 достигает значения о .U.... -bU-K Вых R-c где К - коэффициент усиления усилителя 9f R С - постоянная времени интегратора 11. После окончания интервала (t,t{) блок управления замыкает ключ 20 и размыкает ключ 19, на выходе уси лителя 9 изменяется полярность сигнала, и выходное напряжение интегратора 11 начинает уменьшаться с крутизной, пропорциональной напряжению Uj , достигая нулевого значения в момент времени t2(фиг,2). Дпительность Т)( интервала (t, tj составляет ИЛИ с учетом (П S (2) и (З) т AC t Ogz-g/vR7 «3) ,,, м R,R, } Момент времени t фиксируется хемой 12 сравнения, при помощи коорой блок 13 управления через вениль 15 формирует код, соответстующий длительности Т. , в счетчие 17. После измерения Т блок управлеия переключает полярность питакмце- о напряжения моста I и уст навлиает переключатель 8 в противоположое положение. При этом замыкается торой геркон (первый размыкается) в мостовую схему подключается об- 5 разцовый резистор. Работа устройст ва повторяется и выделившейся инте (VP c kк « g2-PДPг г (6) г R. заносится в реверсивный счетчик 17 но через вычитающий вход Цифровая система, состоящая из генератора опорной частоты 14 вен тилей 15 и 16, реверсивного счетчика 17, цифрового табло 18j работающая от блока управления, позволяет Сформировать разность результатов двух циклов измерения (7) /r4-S(4.,:Выбрав значение R, R, , Rj, R s равные сопротивлению Ц термодатчика при нулевой температуре, и учитывая что приращение термосопротивления функционально связано с температурой дК Dt Bjjt, получаем Т,-.Т (Я UR, ° 2 о атак как блок 13 управления и сче чик 7 соединены с одним reHej) 14 опорной частоты, то мож- t но записать . 76 Обозначим через ix Txfo - код в счетчике . Q - количест во импульсов, поступивших на блок управления, AR-otRot . Отсюда uiRot . (Si -- No-2«ot. Из уравнения (11) следует, что в предлагаемом устройстве на точность измерения не оказывает влияние изменение сопротивления кабеля,напряжение питания моста,емкость линии связи (переходные процессы в мостовой измерительной схеме заканчиваются послепераключения напряжения питания моста задолго до начала измерения).. Точность измерения целиком и полностью зависит от стабильности резисторов моста. Из уравнения (9) слеТ I . дует, что при выборе - равном единице число на цифровЗм табло Н ь R соответствует приращению сопротивления в его именованных единицах.

TEPMObffiTF, содержащий термочувствительный и образцовый резис-) ры, подключенные первыми выводами к броне одножильного кабеля на первом его конце, генератор импульсов тока, управляющий вход, которого соединен с блоком управления, интегратор и генератор опорной частоты, соединенный через первый вентиль с суммирующим входом счетчика, выход которого подключен к цифровому табло, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три постоянных резистора, два ключа, переключатель, дифференциальный усилитель, схема сравнения, второй вентиль, два магт/ нитоуправляемых контакта с постоян шми магнитами и катушка управлешу контактами, а счетчик выполнен реверсивным, причем первые выводы контактов соединены с соответствующикш вторыми вьшодами термочувствительного и образцового резисторов, вторые выводы контактов - с первым .выводом катушки, второй вывод которой подключен к жиле кабеля на первом его конце, постоянные резисторы и второй конец кабеля соединены в мостовую схему, броня кабеля которой заземлена, а противоположная вершина подключена к выходу генератора импульсов тока, жила кабеля на втором его конце подключена к первому входу переключателя, а прртивоположная верпшна моста и выход генератора импульсов тока через первый и второй ключи соответственно - к второму входу переключателя, выходы которого соединены с входами усилителя, а выход усилителя через интегратор и схему сравнения - с блоком управления, генератор опорной (Ю частоты соединен с блоком управле00 9) О) ния и через второй вентиль - с вычитающим входом реверсивного счетчи-1ка, а управляющие входы обоих клю-; . чей, переключателя и обоих вентилей соединены с блоком управления.