Устройство для измерения температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/02 G01K15/00 

I

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры термоэлектрическими преобразов ате- лями, снабженными калибраторами.

Цель изобретения - определение типа градуировки термоэлектрического преобразователя и ошибки измерения температуры.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема блока вьщеления наименьшей разности.

Устройство для измерения температуры содержит термоэлектрический преобразователь 1, снабженный калибратором (реперным материалом с определенной точкой плавления|, блок 2 управления, П блоков 3 сравнения (3-1,,... ,3-п , И источников 4 эталонного напряжения (4-1,4-2,..., 4 п и блок 5 выделения наименьшей разности.

Блок 2 управления, как и в известном устройстве, фиксирует момент фазового перехода материала, калибраг тора, т.е. момент его плавления, например по равенству нулю производной от выходного сигнала термопреобразователя, и формирует сигнал для управления блоком 5 выделения наименьшей разности. Он может быть выполнен, например, в виде последовательно включенных дифференциатора, нуль-органа и одновибратора.

Блоки сравнения, их число должно быть равно количеству распознаваемых градуировок, могут быть выполнены, например5 на основе дифференциальных усилителей по известным схемам.

Блок 5 выделения наименьшей раз- ности может быть выполнен по предлагаемой схеме и содержит Ц операционных усилителей 6-1 ,6-2,... ,6 ti (на фиг.2 приведена схема блока 5 для случая, когда h 4), резисторы 7-1,..,,7-4 и 8-1,,.«,8-4, диоды 9-1,...9-4, коммутаторы Ю-,..., 10-4, компараторы , коммутаторы 14 и 15, логическую схему S6, регистр 17, коммутатор 18 и схему 19 выборки и хранения.

Коммутаторы 11,14 и 16 вьшолнены так, что при отсутствии от1)ицатель ного напряжения на управляющем входе выходной зажим соединяется с нижним входньм зажимом, а при Калинин отрицательного напряжения на управляю166692

щем входе - с верхним входньм зажимом ,

Операционные усилители 6 с резисторами 7 и 8, диодами 9 и ко -1мутато5 рами 10 образуют схемы преобразования разнополярного сигнала в одно- полярный .

Устройство работает следуюпда- образом.

10 При измерении температуры снаб-v женный калибратором термоэлектрический преобразователь 1 погружают в измеряемую среду, и выходной сигнал термоэлектрического преобразователя

15 I поступает на входы блока t управления и блоков 3 сравнения.

Блок 3-1 сравнения сравнивает ЭДС термопреобразователя 1 с напряжением источника 4-1 эталонного напряжения

20 и полученная разность поступает на первый вход блока 5 выделения наименьшей разности. Причем температура фазового перехода калибратора выбрана немного ниже диапазона из25 меряб .мых температур, а каждое

эталонное напряжение равно стандартному значению ЭДС термоэлектрического преобразователя в точке фазового перехода каждой из распознавае30 мых градуировок.

Аналогично на остальные входы блока. 5 поступают разности мелсду каждым эталонным напряжением и ЭДС .термопреобразователя 1.

35 В момент фазового перехода калибратора в термопреобразователе 1 блок 5 выделения наименьшей разности формирует и запоминает по сигналу блока 2 управления два сигнала:

Q цифровой сигнал, кодирующий номер наименьшей разности и являющийся идентификатором градуировки, и аналоговый сигнал - разность между стандартной ЭДС и ЭДС термопреобра 2 зователя 1 в точке фазового перехода калибратора, отражающий дрейф гра- дуирсвочной характеристики.

Блок 5 выделения наименьшей разности работает следующим образом.

50 На вход операционного усилителя 6-1 через резистор 7-1 поступает первая разность между напряжением источника 4-1 эталонного напряжения и ЭДС термопреобразователя 1. Если

55 эта разнос- ь положительна, на выходе усилителя 6-1 появляется отрицательное напряжение, и коммутатор 10-1 пропускает положительное напряжение

с входа блока 5 на вход компаратора .11, Если первая разность отрицатель на, то на выходе усилителя 6-1 появляется положительное напряжение, и диод 9-1 открьшается.

Напряжение на катоде диода 9-1 равно по абсолютной величине входному, но противоположно по знаку. При этом коммутатор 10- пропускает напряжение с катода диода 9-1 на вход компаратора 11 . Это напр5Э1жение положительно и равно по абсолютной величине входному.

Аналогично на выходах коммутаторов 10-2 - 10-4 напряжение всегда положительно и равно входному по абсолютной величине.

Абсолютная величина первой и второй разности поступает на входы компаратора 11. Если первая разность меньше второй, на выходе компаратора 11 появляется отрицательное напряжение, и. коммутатор 14 пропускает на вход компаратора 13 напряжение с выхода коммутатора ГО-1. Если первая разность больше второй, на выходе компаратора 11 отсутствует дополнительное напряжение, и коммутатор 14 пропускает на вход компаратора

13напряжение с коммутатора 10-2. Таким образом, на выход коммутатора

14проходит всегда меньшее из входных напряжений, а напряжение на выходе компаратора i1 кодирует номер этого напряжения.

Аналогично на выходе коммутатора

15присутствует всегда меньшее

из его входных напряжений, а выход компаратора 12 несет логическую информацию о номере этого напряжения.

Компаратор 13 сравнивает выходные напряжения коммутаторов 14 и 15,

I6669

выходные сигналы компараторов II - 13 поступают на вход логической схемы, которая преобразует их в вид удобный для управления коммутатором 5 18, т.е. формирует цифровой сигнал, однозначно определятопшй номер наименьшей разности, поступающий на вход регистра 17.

Цифровой сигнал с регистра 17

10 поступает на коммутатор 18, который под действием этого сигнала пропускает на вход схеьы 19 выборки-хранения на5теньшую разность, т.е. ошибку измерения, а регистр 17 запоминает

15 номер этой разности, который однозначно определяет тип градуировки термоэлектрического термопреобразователя.

20 Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее снабженный калибром термоэлектрический преобразователь,

25 выход которого подключен.к блоку управления, источники эталонных напряжений и блок сравнения, о т л и- чающееся тем, что, с целью определения типа градуировки термо3Q электрического преобразователя и

ошибки измерения температуры, в него введены дополнительные блоки сравнения и источники эталонных напряжений и блок выделения наимейьшей разности, входы которого соединены с выходом блока управления и выходами всех блоков сравнения, число которых рав но количеству распознаваемых градуировок, при этом первые входы блоков

сравнения соединены с выходом термо- 40„

электрического преобразователя, а

вторые входы - с выходами источников эталонных напряжений.

35

улроВлемия

фиг I

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к устройствам для измерения темпера- туры термоэлектрическими преобразователями (ТП ), снабженными калибраторами. Цель изобретения - определение типа градуировки ТП и ошибки измерения температуры. ТП I погружают в измеряемую среду, выходной сигнал с блока 1 поступает на входы блока 2 управления и блоков 3 сравнения. Блок 3-1 сравнивает ЭДС ТП 1 с напряжением источника 4-J эталонного напряжения, полученная разность поступает на вход блока 5 выделения наименьшей разности. При этом температура фазового перехода калибратора выбрана немного ниже диапазона измеряемых температур, а каждое эталонное напряжение равно стандартному значению ЭДС ТП в точке фазового перехода каждой из распознаваемых градуировок. Цифровой сигнал с.регистра поступает на коммутатор, который под действием этого сигнала пропускает на схему выборки-хранения наименьшую разность, т.е. ошибку измерения, а регистр запоминает номер разности, который определяет тип градуировки ТП. 2 ил. (Л фег f