Глубинный термометр Советский патент 1988 года по МПК G01K7/25 E21B47/06 

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно, устройствам для измерения температуры с частотно-импульсным выходным сиг- налом, работающим с термопреобразователями сопротивления с отрйцатель- ньпч температурным коэффициентом, и может быть использовано при измерении температуры в нефтяных и га- зовых скважинах.

Цель изобретения - повьппение точности измерения при работе с термопреобразователями сопротивления, имеющими отрицательный температурный коэффициент, путем уменьшения погрешности измерения, связанной с нестабильностью параметров элементов термометра,

На фиг. 1 приведена блок-схема глубинного термометра; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Термометр содержит источник 1 питания, термопреобразователь 2 со- противления, с отрицательным температурным коэффициентом включенный в одно из плеч измерительного моста 3 в другие плечи которого включены постоянные резисторы 4-6 с со- противлением R, равным сопротивлению термопреобразователя 2 R при начальной температуре Т, переключатель 7, состоящий из двух ключей 8 и 9, интегратор 10 на основе one- рационного усилителя 11 с конденсатором 1 2 и резисторами 13 и 14, схему 15 сравнения, буферный дифференциальный усилитель 16 и формирователь 17 импульсов, имеющий генера- тор 18 импульсов и триггер 19,

Термометр работает следующим образом.

При начальной температуре Т, сопротивление термопреобразователя 2 равно сопротивлению резисторов 4-6 и напряжение на измерительной диагонали измерительного моста равно нулю.

При изменении сопротивления термо преобразователя 2 на величину дЕ вследствие изменения температуры измеряемой среды измерительной диагонали моста возникнет напряжение

,тт и &Rг и-

- 2(R -ЛН)

где и - напряжение питания источника 1 питания.

Это напряжение через замкнутый ключ 8 (ключ 9 разомкнут) подается на дифференциальный усилитель 16. Выходное напряжение усилителя 16 подается на интегратор 10, напряжение которого изменяется по линейному закону i,

, J j (2)

где Rj и

С - соответственно сопротивление и емкость резистора 13 и конденсатора 12 интегратора 10j

К -, коэффициент усиления усилителя 16.

По истечении интервала времени t (фиг. 2) выходное напряжение интегратора 10 достигает некоторого порогового уровня и„, При этом сра- батьшает схема 15 сравнения и запускает формирователь 17 импульсов.При этом замыкается ключ 9, а ключ 8 размьпсается. Ключ 9 замкнут на время t, . В течение этого интервала времени на вход буферного дифференциального усилителя 16 поступает напряжение

и

и,

(3)

Полярность этого напряжения противоположна полярности напряжения ли, вследствие чего.напряжение на выходе интегратора уменьшается до момента окончания интервала времени t .В момент окончания интервала времени tg замыкается ключ 8, а ключ 9 размыкается и процесс заряда конденсатора интегратора повторяется.

Установивщийся режим работы термометра характеризуется уравнением

1

-uU-K-t,

1

и,. K-t,. (4)

Выходная частота определяется выражением

л

1

t, +1,

(5)

Определив из (4) с учетом значение i, , получают лН

f

2R-t,

Из выражения (6) видно, что глубинный термометр имеет линейную шкалу в широком диапазоне изменения сопротивления термопреобразователя.На коэффициент преобразования не влияет изменение коэффициента усиления усилителя, нестабильность постоянной времени интегратора и напряжения источника питания измерительного моста.

Формула изобретения

Глубинный термометр, содержащий термопреобразователь сопротивления, включенный в плечо измерительного резистивного моста, питающая диагональ которого подключена к источнику питания, интегратор, вход которого соединен с выходом буферного усилителя, а вьпсод через схему сравнения соединен с управляющим входом формирователя импульсов, отличающийся тем, что, с целью повы0

5

0

шения toMHocTH измерения при раЕюте с термопреобразователями, имеющими отрицательный температурный коэффициент, путем уменьшения погрешности измерения, связанной с нестабильностью параметров элементов термометра, в него введен переключатель, управляющие входы которого соединены с выходами формирователя импуль сов, при этом первый вход буферного усилителя соединен с первой вершиной измерительной диагонали измерительного моста, образованной соединением постоянных резисторов, а второй вход подключен к выходу пере1 л}о- чателя, входы которого соответственно соединены с второй вершиной измерительной диагонали и вершиной питающей диагонали измерительного моста.

Изобретение относится к области температурных измерений и поз- воляе.т повысить точность измерения при работе с термопреобразователями сопротивления с отрицательным температурным коэффициентом путем уменьшения погрешности измерения, связанной с нестабильностью параметров элементов термометра . При .подаче на вход интегратора 10 через переклйзчатель 7 и буферньш усилитель 16 напряжения с измерительной диагонали измерительного моста 3, пропорционального изменению сопротивления термопреобразователя, напряжение на его выходе, линейно растет до порогового напряжения пороговой схемы 15. После срабатьшания схемы 15 в течение интервала времени t, формируемого формирователем 17, на вход интегратора 10 через переключатель 7, управляемый сигналами с выхода формирователя 17, и буферный усилитель 16 подается напряжение с резистора 5, что ведет к разряду конденсатора 12 интегратора. В установившемся режиме частота на выходе формирователя 17 импульсов f &R/R-to где uR - приращение сопротивления термопреобразователя R - сопротивление термопреобразователя при начальной температуре. 2 ил. (Л

njnjnnrTn rirLrL f

9иг.2