Устройство для измерения температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K7/02 

«4j

Изобретение относится к области температурных измерений к может быть использовано для построения средств измерения температуры повышенной точности, в которых осуществляется автоматическая поверка измерительного канала совместно с термоэлектрическим преобразователем.

Цель изобретения повышение помехозащищенности устройства„

На чертеже приведена блок-схема йредлагаемого устройства.

Устройство содержит термоэлектрический преобразователь (ТП) 1 с.о встроенным калибратором, сумматор 2 блок 3 коррекции, коммутатор 4,, источник 5 стандартного сигнала, первый блок 6 управления, усилитель. 7,. первый переключатель 8, первм интегратор 9 с аналоговой коррекцией смещения нуля, источник 10 опорного сигнала, первый компаратор llj второй блок 12. управления, генератор 13 тактовых импульсов, второй переключатель 14, счетчик 15, индикатор 16, второй компаратор 17J второй интегратор 18 с аналоговой коррекцией смеш;ения нуля, третий переключатель 19, формирователь 20, счетчик 21 стробов, логический элемент И 22 и счетчик 23 совпадений.

Устройство работает следующим образом.

В режиме Калибрование оператор переводит объект в режим постоянного нагрева или охлалсдения. По команде оператора первый блок 6 управления, подавая сигнал управления на блок 12 управления, переводит его на работу в режим Калибрование, запрещая подачу сигнала на подключение к входу интегратора 9 напр51жения источника 10 опорного напряжения.

В первом такте по команде с блока 12 управления, подаваемой на переключатели 8 и 19, к первому входу интегратора 9 подключается усиленньш сигнал ТП 15 в результате чего на ег выхо-де формируется сигнал j пропорциональный температуре измеряемой среды а первый вход интегратора 18 подключается к нулевой шине. Во втором такте на входы первого интегратора сигналы не подаются, в результате чего его выходное напряжение остается постоянным, а на первый вход второго интегратора поступает напряжени

5

0

5

0

5

0

5

С

5

с выхода источника 10 опорного напряжения .

В момент равэнства выходных напряжений интеграторов 9 и 18 срабатывает второй компаратор 17. По его выходному сигналу формирователь 20 формирует 1тмпульс, поступающий на логический элемент И 22, При несовпадении выходных импульсов компаратора 20 и счетчика 21 стробов происходит сбрасывание счетчиков стробов 21 и совпадений 23 импульсом с инверсного выхода логического элемента И 22. Разрядность счет чика 21 стробов выбирается равной разрядности счетчика 15, поэтому период следования импульсов на выходе счетчика 21 точно равен периоду пилообразного напряжения на выходе HH j-erpaTopa 9, и дрейф частоты генератора тактовых импульсов не ока- зьшает влияния на синхронность этих процессов.

Б конце цикла преобразования по команде с блока 12 управления, первые входы интеграторов подключаются к ну- левой шине устройства, а вторые, соединенные с нулевой шиной через запоминающие кондексаторы (не показаны) , подключаются к выходам компараторов 11 и 17 соответственно для автоматической установки нуля.

Если сигнал ТП 1 изменяется, изменяется и амплитуда запоминаемого выходного напряжения интегратора 9 во втором такте, что приводит к изменению интервала между началом второго такта и срабатыванием компаратора 17. Импульсы с выхода последнего 17 и счетчика 21 стробов поступают разновременно на входы логического элемента И 22, а фаза на гала. счета в счетчике 21 стробов после его сброса изменяется При достижении момента фазового перехода реперного материала калибратора температура рабочего спая ТП длительное время (десятки секунд) остается постоянной. В этом случае фаза импульсов на выходе компаратора 17 относительно начала второго такта не изменяется Е нескольких циклах преобразования. Это приводит к совпадению импульсоЕ на входе логического элемента И 22„ Последовательное совпадение импульсов с выходов компаратора 17 и счетчика 21 стробов в течение ряда циклов приводит к заполнению счетчика 23 совпадений и формированию

сигнала Формирование поправки, поступающего на вход блока 6 управлени

Блок 6 управления включает блок 3 коррекции и переводит блок 12 управления в режим работы, при котором во втором такте к входу интегратора 9 подключается источник 10 опорного напряжения и элементы 7-16 начинают работать в реткиме вольтметра двух- тактного интегрирования.

Под действием управляющего сигнал блока 6 управления коммутатор 4 встречно сигналу ТП включает напряжение источника 5 стандартного сигна ла, соответствующее температуре фазового перехода реперного материала калибратора. Под воздействием выходного сигнала усилителя 7 выходное напряжение блока 3 коррекции начинает изменяться до тех пор, пока сумма термо-ЭДС ТП и выходного напряжения блока 3 коррекции не становится равной величине стандартного сигнала источника 5, о чем свидетельствует отсутствие напряжения на выходе усилителя 7.

На этом процесс Калибрование заканчивается.

В режиме Измерение выходной сигнал блока 3 коррекции постоянно складывается с сигналом ТП 1, чем достигается коррекция погрешности ТП, линии связи, схемы компенсации свободных концов ТП (не показана), а также аналоговой части устройства.

Схема идентификации фазового перехода реперного материала калибратора (счетчики 21 и 23, элемент И 22 интегратор 18, формирователь 20, компаратор 17) в режиме Измерение отключается,

Скорректированный сигнал с выхода коммутатора 4 поступает на вход усилителя 7 и с помощью элементов 8-16, работающих в режиме цифрового вольтметра двухтактного интегрирования, преобразуется в цифровое значение температуры.

Устройство может быть реализовано на основе серийных блоков и элементов. Блок 12 управления может быть вьтолнен в виде временного распределителя импульсов, управляемого сигналами со счетчика 15. Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь со встроенным калиб

0

5

ратором, -подключенньщ к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока коррекции, а выход подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого соединен с выходом источника стандартного сигнала, управляющий вход подключен к первому выходу первого блока управления, а выход через усилитель - к входу блока коррекции и первому входу первого переключателя, второй, третий и четвертый входы соединены соответственно с выходом источника опорного напряжения, выходом первого компаратора и нулевой ши ной устройства, управляющий вход соединен с первым выходом второго блока управления, а въгкоды подключены к входам первого интегратора, выход которого через первый компаратор подключен к первому управляющему входу второго переключателя, вход которого соединен с выходом генератора так5 товых импульсов, второй управляющий вход соединен с вторым выходом второго блока управления, а выход подключен к входу счетчика импульсов, выход которого соединен с иидикато0 ром, а управляющий вход н вьп од пере- полиенкя соединены соответственно с третьим выходом и первьм входом второго блока управления, второй вход которого подключен к второму выходу

первого блока управления, трети ; выход которого соединен с управляющим входом блока коррекции, а вход подключен к выходу счетчика совпадений, счетный вход которого соединен с не0 инвертирующим выходом логического элемента И, первый вход которого подключен к выходу счетчика стробов, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, вход .

5 сброса соединен с входом сброса счетчика совпадений и подключен к инвертирующему выходу логического элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенQ кости, в него введены второй 1-:нтег- ратор, второй компаратор, формирователь и третий переключатель, управля- .ющий вход которого соединен с дополнительным выходом второго блока упс равления, второй, третий и четвертый входы соединены соответственно с выходом источника опорного напряжения, выходом второго компаратор я и .гк вой шиной устройства, а выходы подключе513977416

ны к входам второго интегратора, при j o и второго интеграторов, а выход этом входы второго компаратора соеди- через формирователь подключен к вто- нены соответственно с выходами перпо- рому входу логического элемента И.

Изобретение относится к температурным измерениям. Цель изобретения - повышение помехозащищенности устр-ва. В момент равенства выходных напряжений интеграторов 9 и 18 срабатывает компаратор 17. По его выходному сигналу формирователь 20 формирует импульс, поступающий на логический элемент И 22. При несовпадении выходных импульсов компаратора 20 .и счетчика 21 стробов происходит , сбрасывание счетчика 21 стробов и счетчика 23 совпадений импульсом с инверсного выхода логического элемента И 22. Период следования импульсов на выходе счетчика 21 стробов равен периоду пилообразного напряжения на выходе интегратора 9. Если сигнал термоэлектрического преобразователя (ТП) 1 изменяется, изменяется интервал между началом второго такта и стробироганием компаратора 17. При достижении момента фазового перехода реперного материала калибратора температура рабочего спая ТП 1 длительное время остается постоянной. Фаза импульсов на выходе компаратора 17 относительно второго такта не изменяется в нескольких циклах преобразова-;- НИН. Это приводит к совпадению импульсов на в-ходе элемента И 22, Счетчик 23 совпадений заполняется и формируется сигнал поправки, поступающий на вход блока 6 управления. 1 ил. с