Устройство для измерения высоких стационарных температур Советский патент 1986 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения высоких стационарных температур низкотемпе- ратур№.1ми термопрёобразователями (например, для измерения температур расплавленного металла).

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых температур и повьвпениа точности измерения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит термопреобразователь , блок 2 кош1енсации начальной составлякацей сигнала (например, дифференциальный усилитель, на один из входов которого подано опорное напряжение) , схему 3 сравнения, электрический аналог 4 термопреоб- разователя, юполнениый в виде RC - цепочки, первый ключ 5, источник 6 опорного напряжения, усилитель 7 . с управлявши коэффициентом усиления , генератор 8 счетных импульсов, второй ключ 9, счетчик Ю импульсов, . блок 11 индикаадш и схему 12 управления .

Устройство работает следующим образом,

Низкотем ературньй4 преобразователь да исходном срстояим находится при известной и постоянной температуре 9 При измерении он мгновенно переносится в среду, температуру в которой измеряют, йлходной сигнал термопреобразователя изменяется во времени t по законуt

UrCt) Uo +(Ux - «о) О - e f),() где Ue, и и - выходные сигналы термопреобразователя при температурах ©о и. 9j,;

1 - показатель тепловой инерции термопреобразователя

мопреобразователь - электропроводная среда измерения - земляная шина. Схема управления замыкает ключ 9 и через промежуток времени, определя5 емый дорегулярным режимом термопреобразователя, примерно равным 1/ЗТ за1 ыкает ключ 5 для прохождения импульсов с генератора 8 счетньк импульсов На счетчик 10. При замьжании

10 ключа 9 происходит заряд конденсатора электрического аналога термопреобразователя t

tJo(t) U(l - e f ), (3) где UK - напряжение источника опор

15 ного напряжения;

I RC - постоянная времени аналога термопреобразователя, равная показателю тедповой инерции термопреобразователя.

20 На второй вход схемы сравнения по ступает сигнал

25

U(t) К,ик(1 - е .т ),(4)

где К 2 - коэф циент усиления усилителя 7.

При замьжании ключа 5 коэффициент усиления усилителя 7 начинает изменяться

ос v

а„

30

g N,

(g

(5)

35

где Gy - сумма проводимостей резисто ров, подкпючаеьялх к входу усилителя с помощью счетчика (G g §,

«... g);

g - единичная проводимость;

d| - весовой коэффициент i-й проводимости;

N - выходной код счетчика, соответствующий числу импульсов, прошедших на счетчик;

К„„ - сопротивление в цетш обратд сопротивление ной связи усилителя.

Весовые козффициенты aj определяют импользуеьым кодом (двоичный С выхода термопреобразователя сиг- 45 или двоично-десятичный). Коэффициент нал ит(t) поступает на вход блока 2 усиления усилителя 7 увеличивается

компенса ции начальной сосТавлйкщей сигнала. При этом на его выходе формируется сигнал I

UT, (t)« КДи,- IJJ(J- е; ), (2) где К, - коэффициент передачи блока 2 компенсации, который поступает на первый вход схеш 3 сравнения.

В момент касания термопреобразоваравномернр-ступенчато, т.е. с приходом очередного импульса на счетчик число, зафиксированное в счетчике, 50 увеличивается на единицу, а коэффициент усиления увеличивается на одну ступень. Усилитель .с управляемым коэффициентом усиления и связь между выходом счетчика 10 и резисторами

телем среды измерения на схему управ- 55 на входе усилителя реализуются так ления поступает сигнал запуска, кото- же, как связь между источником и

цифроаналоговым преобразователем в цифровых измерительных приборах.

рий реалязуетбя, например, путем замыкания цепи: схема управления - тер

2347292

мопреобразователь - электропроводная среда измерения - земляная шина. Схема управления замыкает ключ 9 и через промежуток времени, определя5 емый дорегулярным режимом термопреобразователя, примерно равным 1/ЗТ за1 ыкает ключ 5 для прохождения импульсов с генератора 8 счетньк импульсов На счетчик 10. При замьжании

10 ключа 9 происходит заряд конденсатора электрического аналога термопреобразователя t

tJo(t) U(l - e f ), (3) где UK - напряжение источника опор15 ного напряжения;

I RC - постоянная времени аналога термопреобразователя, равная показателю тедповой инерции термопреобразователя.

20 На второй вход схемы сравнения по ступает сигнал

U(t) К,ик(1 - е .т ),(4)

где К 2 - коэф циент усиления усилителя 7.

При замьжании ключа 5 коэффициент усиления усилителя 7 начинает изменяться

ос v

а„

g N,

(g

(5)

где Gy - сумма проводимостей резисторов, подкпючаеьялх к входу усилителя с помощью счетчика (G g §,

«... g);

g - единичная проводимость;

d| - весовой коэффициент i-й проводимости;

N - выходной код счетчика, соответствующий числу импульсов, прошедших на счетчик;

К„„ - сопротивление в цетш обратд сопротивление ной связи усилителя.

равномернр-ступенчато, т.е. с приходом очередного импульса на счетчик число, зафиксированное в счетчике, увеличивается на единицу, а коэффициент усиления увеличивается на одну ступень. Усилитель .с управляемым коэффициентом усиления и связь между выходом счетчика 10 и резисторами

В момент равенства U,, (t) U,, (t) схема сравнения выходным сигналом закрывает ключ 5 и счетчик 10 прекращает счет импульсов, при этом

К,(и - и;)(1 - е.г ) R - g N и(1 - е.-г ), (6) откуда

, . |.Й.:.Ы.. а)

т.е.. прямо пропорционально измеряемой и исходной температур.

Введя в блок цифровой индикации смещение .на известную исходную температуру &о , получают показания измеряемой температуры

N ке,

(8)

Ф о р м у л а и 3 .о 6 р е т е н и я

Устройство для измерения высоких стационарных температур, содержащее термонреобразователь, усилитель с управляеъ&гм коэффициентом усиления, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, а управляющие входы подключены к блоку ииди- кации и выходам счетчика, первый

Составитель В.Куликов Редактор Л.Повхан ТехредЛ.Сердюкова Корректор В.Бутяга

Заказ 2977/46 Тираж 778 Подписное ВНИИШ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ключ вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, выход подключен к входу счетчика, а управляющий вход соединен с выхо- дом схемы сравнения, источник опорного напряжения, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряе14.1х температур и довьшения точности измерения,

в него введены блок компенсации начальной составляющей сигнала, электрический аналог термапреобразовате- ля в виде RC-цепочкИ , второй ключ и схема управления, вход которой связан с термопреобразователем,первый выход соединен с вторым управлякхоим входом первого ключа, s второй выход подключен к управляющему входу второго ключа, вход которого подключен

-К источнику опорного напряжения, а вьпсод подключен к электрическому аналогу термопреобразователя, соединенному с входом усилителя с управ- ляемь1м коэффициентом усиления, при

этом выход термопреобразователя подключен через блок компенсации начальной составлякщей сигнала к второму входу схеьи сравнения.

Изобретение относится к области тe fflepaтypныx измерений. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит термопреобразователь 1, блок 2 компенсации началь- ной составляющей сигнала, схему 3 сравнения, электрический аналог 4 тер- мо1феобразователя, ключи 5 и 9, источник 6 опорного н юряже1шя, усилитель 7 с управляемым коэффициентом усиления, генератор 8 счетных импульсов, счетчик импульсов 10, блок индикации II к схему управления 12. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет рас|аирить диапазон измеряемых температур. Дано математическое обоснование видов сигналов на разных элементах устройства. 1 ил. с & л ьо 00 | ц N) СО