Устройство для измерения температуры Советский патент 1987 года по МПК G01K7/00 

тивления термопреобразователя 16 сопротивления и разбалансировке мое та 6, пропорциональной изменению температуры. На генераторе 1 появля ется сигнал в виде постоянной составляющей напряжений, выделяемой фильтром 3 нижних частот, после чего она проходит усилитель 4 и ре1

Изобретение относится к дистанционному измерению параметров окружающей среды с передачей сигналов по проводам и может быть использовано в морских исследованиях, например, для одновременного измерения вертикального распределения по глубине температуры и звукового давления в водной толще.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения одновременного измерения температуры и звукового давления среды.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - принципиальная электрическая схема устройства с преобразователем звукового давления на основе пьезоэлектрического датчика.

Устройство содержит, генератор 1 переменного тока, к выходу которого подключена цепь выделения и регистрации первого измеряемого параметра внешней среды - температуры, состоящая из последовательно соединенных буферного усилителя 2, например змит терного повторителя, фильтра 3 нижних частот, усилителя 4 постоянного тока и регистратора 5 температуры, компенсационный измерительный мост 6, состояпщй из двух диодов 7 и 8 и первого постоянного 9 и переменного 10 резисторов, двухпроводную линию . И связи, измерительный мост 12, содержащий два диода 13 и 14, второй постоянный резистор 15, термопреобра зователь 16 сопротивления, резистив- ный преобразователь 17 звукбвого давления и два дополнительных диода 18 и 19. К выходу буферного усилителя

1290093

гистратор 5. Амплитудно-модулирован- ное переменное напряжение с выхода генератора 1 через буферный каскад 2 поступает соответственно на фильтр 20 высоких частот, амплитудньм детектор 21 и фильтр 22, усилитель 23 и регистратор 24 звукового давления. 2 ил.

подключена цепь выделения и регистрации второго измеряемого параметра внешней среды - звукового давления, состоящая из последовательно соеди- 5 ненных фильтра 20 верхних частот,

амплитудного детектора 21, сглаживающего фильтра 22, усилителя 23 звуковой частоты и регистратора 24 звукового давления.

Ю I

Устройство работает следующим образом.

Знакопеременный ток с генератора 1 поступает на последовательно соедиJ5 ненные кабелем 11 компенсационный мост 6 и измерительный мост 12. Изменение температуры приводит к изменению сопротивления термопреобразователя 16 сопротивления и, следовательно,

20 к разбалансировке моста 6, пропорциональной изменению температуры. Таким образом, на генераторе 1 появляется сигнал в виде постоянной составляющей напряжения, прямо пропор25 циональной изменению температуры.

Указанный сигнал передается через буферный усилитель 2 на фильтр 3, который вьщеляет постоянную составляющую в виде напряжения, которое усиливает30 ся усилителем 4 постоянного тока и регистрируется регистратором 5. Одновременно напряжение с выхода усилителя 4 поступает на управляющий вход переменного резистора.10, в качестве

35 которого может быть использован полевой транзистор, для автоматической ко шенсации появившейся постоянной составляющей.

Введение в измерительный мост I2 40 двух дополнительных диодов 18 и 19, превращающих этот мост в мостовой вьшрямитель, и включение в диагональ

образовавшегося мостового выпрямите- ля резистивного преобразователя 17 звукового давления одинаково влияет на протекание тока как в положительном, так и в отрицательном полупериоде и поэтому не оказывает влияния на сигнал, несущий информацию об измеряемой температуре.

При изменении сопротивления преобразователя звукового давления происходит соответствующее изменение общего сопротивления измерительного выпрямительного моста 12 протекающему через него знакопеременному току.

транзистора 25 с р-п-переходом и и каналом р-типа, к затвору которого приложено управляющее напряжение с датчика 26 звукового давления через

с резисторы 27 и 28 и конденсатор 29.

В качестве датчика звукового давления может быть использован пьезоэлектрический преобразователь, принцип действия которого основан на явfO лении прямого пьезоэлектрического эффекта. Включение датчика звукового давления и диагональ диодного моста позволяет минимизировать нелинейные эффекты и уменьшить температурную

что при стабильной амплитуде послед- f5 нестабильность коэффициента передачи него приводит к амплитудной модуля- полевого транзистора. Элементы 27,

28 и .29 составляют фильтр нижних частот, через резистор которого происходит сток постоянного электричес- 20 кого заряда, появляющегося на обкладках пьезоэлектрического преобразователя в результате изменения гидростатического давления при вертикальном перемещении зонда и пропорциоции знакопеременного напряжения, падающего на измерительном мосте 12. Поскольку выходное напряжение генератора 1 знакопеременного тока представляет собой сумму падения напряжения на компенсационном мосте 6, двухпроводной линии 11 и измерительном мосте 12, причем две первых сос28 и .29 составляют фильтр нижних частот, через резистор которого происходит сток постоянного электричес- 20 кого заряда, появляющегося на обклад; ках пьезоэлектрического преобразователя в результате изменения гидростатического давления при вертикальном перемещении зонда и пропорциотавляющих являются относительно пос- 25 нального величине этого давления.

тоянными, то выделение и регистрация Переменная составляющая сигнала, пропорциональная величине звукового давления; проходя через емкость и будувторого параметра производятся следующим образом.

чи приложенной к затвору полевого Амплитудно-модулированное перемен-30 транзистора, управляет проводимостью

ное напряжение с выхода генератора 1 переменного тока через буферный каскад 2 поступает на фильтр 20 высоких частот, который пропускает сигнал второго измеряемого параметра, детектируемый с помощью амплитудного детектора 21 и сглаживаемый в необходимой степени фильтром 22. После усиления в блоке 23 сигнал второго измеряемого параметра поступает на второй регистратор 24 звукового давления .

Важным условием обеспечения рабо

тоспособности устройства является

правильный выбор рабочей частоты ге- 45 измерительный мост, состоящий из поснератора 1 переменного тока. Являясь несущей частотой для второго передаваемого методом амплитудной модуляции измеряемого параметра, она должна быть по крайней мере в два раза выше верхней частоты спектра указанного параметра. При этом для первого более низкочастотного параметра также обеспечиваются соотношения, необходимые для качественной передачи сигнала.

Резистивный преобразователь, звукового давления может быть реализован, например, на основе полевого

ледовательно соединенных первого постоянного и переменного резисторов и двух диодов, точка соединения кото- рых подключена к первому проводу ли50 НИИ связи, управляющий вход переменного резистора соединен с выходом усилителя постоянного тока, а точка соединения резисторов подключена к общей шине устройства, измеритель55 ный мост, включающий в себя два последовательно соединенных диода, крайние выходы которых подключены к пер- вым выводам второго постоянного резистора и термопреобразователя сопротранзистора 25 с р-п-переходом и и каналом р-типа, к затвору которого приложено управляющее напряжение с датчика 26 звукового давления через

резисторы 27 и 28 и конденсатор 29.

В качестве датчика звукового давления может быть использован пьезоэлектрический преобразователь, принцип действия которого основан на явлении прямого пьезоэлектрического эффекта. Включение датчика звукового давления и диагональ диодного моста позволяет минимизировать нелинейные эффекты и уменьшить температурную

нестабильность коэффициента передачи полевого транзистора. Элементы 27,

28 и .29 составляют фильтр нижних частот, через резистор которого происходит сток постоянного электричес- кого заряда, появляющегося на обклад; ках пьезоэлектрического преобразователя в результате изменения гидростатического давления при вертикальном перемещении зонда и пропорциор-канала, в результате чего наблюдается симметричное изменение тока, протекающего через плечи диодного моста 12.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее генератор переменно- го, тока, к выходу которого подключены последовательно соединенные буферный усилитель, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока и регистратор температуры, компенсационный

ледовательно соединенных первого постоянного и переменного резисторов и двух диодов, точка соединения кото- рых подключена к первому проводу лиНИИ связи, управляющий вход переменного резистора соединен с выходом усилителя постоянного тока, а точка соединения резисторов подключена к общей шине устройства, измерительный мост, включающий в себя два последовательно соединенных диода, крайние выходы которых подключены к пер- вым выводам второго постоянного резистора и термопреобразователя сопротивления, а точка соединения диодов через второй провод линии связи подключена к выходу генератора переменного тока, отличающееся тем, что, с целью расширения функцио- нальных возможностей за счет одновременного измерения температуры и звукового давления среды, в него введены последовательно включенные фильтр верхних частот, амплитудньй детектор сглаживающий фильтр, усилитель звуковой частоты и регистратор звукового

давления, два дополнительных последовательно включенных диода и резис- тивный преобразователь звукового давления, подключенный к вторым вьтодам второго постоянного резистора и тер- мопреобразователя сопротивления, соединенным с крайними выводами до- ,полнительньгх диодов, точка соединения которых подключена к первому проводу линии связи, при этом вхрД фильтра верхних частот подключен к выходу буферного усилителя.

Изобретение касается дистанци-х онных измерений параметров окружающей среды и может быть использовано в морских исследованиях. Цель изобретения расширение функциональных, возможностей устройства за счет одновременного измерения температуры и звукового давления среды. Знакопеременный ток с генератора 1 поступает на последовательно соединенные кабелем 11 компенсационный мост 6 и измерительный мост 12. Изменение температуры приводит к изменению сопрос (Л

Редактор А.Лежнина

Составитель В.Куликов Техред Л.Олейник

7888/35

Тираж 799Подписное

ВНИИПИ 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

Корректор М.Шароши