Устройство для измерения температуры Советский патент 1985 года по МПК G01K7/02 G01K15/00 

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть и пользовано для построения средств измерения температуры повьшенной точности, в KOTopbix осуществляется автоматическая поверка измерительного канала совместно с термоэлектрическим преобразователем (ТП), Известно устройство для- измереВИЯ температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь со встроенньм калибратором и блок коррекции, вьпгоды которых подключены к сумматору, коммутатор, вход которого соединены с выходами блок управления и сумматора, а выходы п ключены к входам измерительного пр бора и бдока сравнения, лодключенного вторьм входом к выходу источн ка стандартного сигнала, а выходом - к входу блока коррекции i. Однако это устройство не облада ет требуемой точиостыв измерения из-за погрешности, обусловленной с мой дифференцирова.ния сигнала Tejwj электригческого преобразователя, вх дящей в состав блока управления пр определении момента калибрования. Это обусловлено тем, что порог чув ствительности схемы, дифференцирова НИН, даже при примененшг лучших образцов отечественных. операцнс н-г ных усилителей недостаточен. В реальных калибраторах скорость измен ния температуры перёд плавлением реперного Материала калибратора постепенно умекьщается, поэтому даже при малом значении производной выходного сигнала Tif температура его рабочего спая может весьма существенно (на несколько градусов) отличаться от температуры фазового перехода реперного матери ла калибратора. 1, , .,..,,. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термопреобразователь со встроен ным калибратором, сумматор, входы которого соответственно соединены с выходами термоэлектрического преобразователя и блока коррекции, коммутатор, входы-которого соединены с выходами С1л«матора и источника стандартного сигнала, а выход подключен к цифровому вольтметру двухтактного интегрирования, выход которого соединен с блоком коррек-. ции, счетчик стробов, вход которого соединен с выходом генератора тактовь1Х импульсов, а выход подключен к первому входу первого логического элемента И, выход которого подключен к входу счетчика совпадений, а также блок управления, переключатель, триггер, дэа формирователя импульсов и блок запретаГз. В известном устройстве в момент идентификаций фазового перехода реперкого материала цифровой вольтметр ра:ботает в режиме времяимпульсногО преобразования, что су ственно снижает его помехозащищенность и в случае воздействия интенсивных помех ведет к снижению точности измерения. Кроме того,конструкция этого устройства достаточно сложна. Цель изобретения - повьшение помехозащищенности и упрощение устройства. Ш)ставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термопреобразователь со встроенным ка шбратором, сумматор, входы которого соответственно соединены с выходами термоэлектрического преобразователя и блока коррекции, коммутатор, входы которого соединены с выходами сумматора и источника стандартного сигнала, а выход подключен к цифровому вольтметру двухтактного интегрирования, выход которого соединен с блоком коррекций, счетчик стробов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а рьпсод подключен к первому входу первого логического элемента И, выход которого подключен ко входу счетчйка совпадений, в него введены второй логический элемент И и счетчик запуска, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к запускающему входу щтфрового вольтметра, выход конца измерений которого соединен с вторьм входом первого логического элемента И, и первьвм входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с инверсным вцходом счетчика стробов, а выход подключен к управляиндим входам счетчика стробов и счетчика совпадений, выход которого подключен к:управляющим входам коммутатора и блока коррекц На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит ТП1 со .встроенным калибра 1ором, сумматор блок 3 коррекгщи, источник 4 стандартного сигнала, коимутатор 5, ци ровой вольтметр 6 двухтактного инт рирования, генератор 7 тактовых им пульсов, счетчйк 8 запуска, логиче кие элементы И 9 и 10, счетчикИ стробов и счетчик 12 совпадений. Устройство работает следующим образом. Б режиме Калибрование операто переводит объект в режим постоянно го нагрева или охлаждения. Запуск цифрового вольтметра 6 производитс импульсами с постоянньм периодом следования, формйруемьми путем заполнения счетчика 8 запуска импуль сами генератора 7 тактовых импульсов с кварцевой стабилизацией частоты. Импульсы с выхода генерато,ра 7 тактовых импульсов одновременно поступают на счетчик 11 стро бов, идентичньй счетчику 8. запуска. Сигнал Конец измерения цифрового вольтметра 6 поступает на выходы логических элементов И 9 и 10. На второй вход логического элемента И 9 подается импульс счет чика 11 стробов, а на второй вход логического элемента 10 - инверсны импульс счетчика 11 стробов. На вы ходе логического, элемента И 9 форм руется ю пульс при совпадении импульсов, поступающих с цифрового вольтметра 6 и сметчика стробов 11 а на выходе логического элемента. И 10 - при их несовпадении. В цифровом вольтметре двухтактного интегрирования длительность цикла преобразования (сумма длител ностей первого и второго тактов преобразования) пропорциональна преобразуемому напряжению и соответствует измеряемой температуре. При изменении термо-ЭДС, ТП1 сдвиг фазы поступления импульсов Конец измерения цифрового вольтметра 6 относительно его запуска изменяется, что приводит к несовпадению выходных импульсов цифрового вольтметра 6 и счетчика стробов 11 При этом срабатывает логический элемент И 10 и счетчики стробов 11 и совпадений 12 сбрасываются. Описанный процесс циклически повторя- i ется под воздействием генератора 7 тактовых импульсов. При постоянстве термо-ЭДС ТП фаза импульса Конец измерения цифрового вольтметра 6 отнорительно запуска не меняется, импульсы с выходов цифрового вольтметра 6 и счетчика 11 стробов совпадают и на счетчик 12 совпадений через логический элемент И 9 поступаот импульсы. Если термо-ЭДС ТП1 постоянна в течение длительного времени, что свидетельствует о наступлении фазового перехода реперного материала, происходит срабатывание счётчика 12 совпадений и с его выхода снимается импульс Формирование поправки, поступающий на управляющий вход коммутатора 5 и блок 3 коррекции. При этом навстречу сигналу ТП 1 подключается источник 4 стандартного сигнала с напряжением, соответствующим термо-ЭДС ТП при температуре, соответствующей фазовому переходу реперного материала калибратора. Под воздействием выходного кода цифрового вольтметра 6 блоком 3 коррекции формируется значение поправки. На этом процесс калибрования заканчивается . В режиме Измерение выходной сигнал блока J коррекции постоянно складывается с сигналом ТП 1, чем достигается коррекция его погрешности, линии связи, устройства линеаризации градугфовочных характеристик ТП 1 и схемы компенсации температуры свободных концов (не показаны), а также аддитивной составляющей погрешности цифрового вольтметра 6. Схема идентификации фазового перехода реперного материала (счетчик стробов It, логические схемы И 9 и 10 и счетчик 12 совпадений) в режиме Измерение отключается (возможно oTKJB04eHHe их питания). При необкодимости работы в режиме дистанционного запуска также отключается генератор 7 тактовых импульсов и счетчик 8 запуска, Устройство может быть реализовано на базе микросхем. В качестве источника 4 стандартного сигнала может быть использован высококачественньй стабилизатор с резистивным дедштелем на выходе. Блок 3 коррекции может быть выполнен на базе цифроаналогового преобразователя в интегральном исполнении, например 572 ПА 1. Инстру ментальная погрешность блока 3 коррекции слабо влияет на суммарную погрешность измерения, так как она является величиной второй степени малости по отношению к измеряемой термо-ЭДС. По сравнению с известньм предлагаемое устройство обладает значительно большей помехозащищенностью Это связано с тем, что в режиме Калибрование известное устройство превращается в устройство с времяимпульсным преобразованием напряжения в фазу импульса (сигнал ТП 2 поступает с выхода усилителя через ключ на вход компаратора). При этом воздействие помехи на компаратор вызьгаает его несвоевременное срабатьгоание, а значит и неправильное преобразование сигнала ТП в фазу импульсов. В предлагаемом устройстве импульс Конец измерения поступает после окончания второго такта интегрирующего ци4 рового вольтметра. В связи с выбором первого такта, равного (кратного) периоду помехи, она оказъшается существенно подавленной уже в начале второго такта, т.е. приход импульса Конец измерения практически не зависит от наличия помехи.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термоэлектрический термопреобразователь со встроенным калибратором, сумматор, входы которого соответственно соединены с выходами термоэлектрического преобразователя и блока коррекции, коммутатор, входы которого соединены с выходами сумматора и источника стандартного сигнала, а выход подключен к цифровому вольтметру двухтактного интегрирования, выход которого гоепчнен с блоком коррекции, счетчик стробов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первому входу первого логического элемента И, выход которого подключен к входу счетчика совпадений, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и упрощения устройства, в него введены второй логический элемент И и счетчик запуска, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к запускакмцему входу цифрового вольтметра, выход конца измерений которого соединен с вторым входом первого логического элеменсл та И и первьи входом второго логического элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом.счетчика стробов, а выход подключен к управляющим входам счетчика стробов и счетчика совпадений, выход которого подключен к управляющим ел входам коммутатора rt блока коррекции. 4 ел ел to