Способ поверки термопреобразователя сопротивления и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01K15/00 

СП СП

05

через ТС тестового тока, определяют длительности и амплитуды и определяют соответствие значения его сопротивления заданному значению. Тестовый импульс тока в устройстве для поверки ТС формируют с помощью генератора 6 тестового импульса, задат- чика 8 длительности тестового импуль |са и пускового ключа 3. Определение Отклонения сопротивления ТС данного значения при О С и 100 С

осуществляют с помощью компараторов 11,12,17,18,источников эталонного напряжения 9,10, блоков 13,19 логики, источников 15,16 образцового напряжения и блоков 14,20 индикации. Пусковой ключ 3, блок 5 управления пусковым ключом, реле 4 обратного тока и источник 2 измерительного тока обеспечивают подачу измерительного тока на ТС при 0°С. 2 13.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области температурных измерений и позволяет сократить длительность процесса поверки путем исключения операции переноса термопреобразователя сопротивления (ТС) из среды с одной температурой в среду с другой температурой. При поверке ТС помещают в среду с температурой , определяют соответствие значения сопротивления заданному значению при О С, затем нагревает ТС до путем пропускания

I 1 : Изобретение относится к области температурных измерений и предназна- 1чено для поверки термопреобразовате- ;лей сопротивления (ТС), : Цель изобретения - сокращение дли- Стельности процесса поверки путем исключения операции переноса ТС из среды с одной температурой в среду с другой температурой.

На чертеже изображена схема уст- ройства для осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим

образом. .

Помещают поверяемый ТС в любую среду с температурой равной О С, и вьщерживают в этой среде поверяемый ТС в течение интервала времени &t до достижения указанной температуры. Длительность времени вьщерживани зависит от начальной температуры ТС и требуемой точности поверки. В каждом конкретном случае оно может быть определено из анализа процесса уста- новления температуры ТС, которьй опи сывается выражением

Л0 й0ое ,.

где U0 ийОд - соответственно текущая и начальная разно сти температур ТС и среды; е - основание натуральных

логарифмов

t - текущее время; Т - постоянная времени ТС в данной среде. После достижения ТС температуры, равной , определяют соответствие

значения его сопротивления заданному значению.

Пропускают через ТС прямоугольный тестовый импульс тока длительностью

/ R-fc J . 0 C.m--g-- I ;

с амплитудой

i 10

S ( .

. ( А) j

де С - средняя массовая теплоемкость термочувствительного материала ТС; m - масса термочувствительного

элемента;

R, - удельное тепловое сопротивление контакта между ТС и контактирующим с ним массивом;

S - площадь поверхности контакта термочувствительного элемента с окружающим массивом; § - коэффициент, определяющий степень отклонения процесса нагрева ТС от адиабатического, полученный экспериментально ; Rg - номинальное электрическое

сопротивление термочувствительного элемента ТС при 0°С;

А - коэффициент, характеризующий чувствительность термо- резистивного материала к температуре.

Выбор указанной длительности тестового импульса необходим для обеспечения практически адиабатического

характера нагрева термочувствительного элемента ТС,

Выбранная по данному выражению величина тестового тока обеспечивает нагрев ТС от О с до +100° С к моменту окончания тестового импульса длительностью с

U

После пропускания импульса тока определяют соответствие значения сопротивления ТС заданному значению.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит поверяемый ТС 1, источник 2 измерительного тока, пусковой ключ 3, реле 4 обратного тока, блок 5 управления пусковым ключом, генератор 6 тестового импульса, ключ 7, задатчик 8 длительности тестового импульса, два источника 9 и 10 опорных напряжений, первый 11 и второй 12 компараторы, первьш блок 13 логики, первый блок 14 индикации, два источника 15 и 16 образцовых напряжений, третий 17 и четвертый 18 компараторы, второй блок 19 логики, второй блок 20 индикации, амплитудный селектор 21 и дифференциатор 22.

Пусковой ключ 3 является нормально разомкнутым ключом. Он приводится в замкнутое состояние вручную и остается в замкнутом состоянии до получения сигнала от блока 5 управления пусковым ключом,

Реле 4 обратного тока должно обладать высоким быстродействием и односторонней проводимостью тока в направлении от входа, на который подается измерительньй ток от пускового клюш 3, к выходу, связанному с поверяемым ТС 1,

Блок 5 управления пусковым ключом может быть реализован на основе генератора одиночного импульса, работающего в ждущем режиме и вырабатывающего выходной сигнал с задержкой времени, равной 1 с, после поступления входного сигнала.

Ключ 7 является нормально разомкнутым ключом и должен иметь высокое быстродействие. Длительность замкнутого состояния ключа 7 определяется задатчиком 8 длительности тестового импульса, который может быть выполнен на основе управляемого генератора одиночного импульса, длительност которого может регулироваться.

Компараторы I l, 12, 17-и 18,вырабатывают дискретные выходные сигнал

логической единицы в моменты равенства входных напряжений и выходные сигналы логического нуля . при неравенстве входных напряжений.

Блоки 13 и 19 логики вырабатывают выходной сигнал логической единицы в случае, когда выходной сигнал компараторов 11 и 17 есть логическая

единица, а выходной сигнал компараторов 12 и 18 есть логический нуль, и сохраняют свой выходной сигнал логической единицы в течение 5 с независимо от изменения за это время выход5 ных сигналов компараторов 11,12,17 и 18. По истечении 5 с выходной сигнал логической единицы автоматически меняется на выходной сигнал логического нуля. При других сочетаниях

Q входных сигналов они вырабатывают выходной сигнал логического нуля. Каждый из блоков логики может состоять, например из элемента НЕ, подключенного к одному из входов двух входового элемента И, и таймера, подключенного к выходу элемента И. Таймер вырабатывает, сигнал логической единицы в течение 5 с после подачи на его вход сигнала логической единицы с выхода элемента И.

U

Амплитудный селектор 21 является ограничителем входного электрического сигнала по минимуму. Он не пропускает на выход электрические сигналы, 35 -уровень которых не соответствует логической единице.

Блоки 14 и 20 индикации формируют сигнал Соответствует норме при по- 40 ступлении на и: входы сигнала логической единицы и сигнал Не соответствует норме при поступлении .на их входы сигнала логического нуля.

Устройство для осуществления, пред- 45 лагаемого способа работает следующим

образом.

Поверяемый ТС 1 помещают в среду с температурой, равной , и выдерживают в этой среде поверяемый ТС 1 50 в течение определенного времени.

Регулируют задатчик -8 длительности тестового импульса таким образом, чтобы длительность выработанного импульса была бы равна , Значение 55 напряжений источников 9 и 10 опорного напряжения устанавливают равным Uo+uU и Ug-uU, где и,о - напряжение, соответствующее номинальному значе- нню сопротивления ТС при 1 С , AU допустимая погрешность измерения, пропорциональная допустимому значению отклонения сопротивления. ТС от номинального.

Значение напряжений источников 15 и 16 образцового напряжения уста- ;Навливают равным соответственно ;+uU и и,оо-Ли .где-и,йв - напряже- |ние, пропорциональное номинальному значению сопротивления ТС при 100°С; uu - допустимое отклон е- ние,

Замыкают пусковой ключ 3, вследствие чего поверяемый ТС 1 оказывается подключенным к выходу источника 2 измерительного тока через реле 4 обратного тока и на нем развивается падение напряжения UQ, пропорциональное его сопротивлению при О С, которое поступает на входы всех компараторов.

Как только на выходе пускового ключа 3 появляется напряжение, оно поступает на вход блока 5 управления пусковым ключом, который с задержкой I времени равной 1 с, вырабатывает сиг- нал, переводящий пусковой ключ 3 из замкнутого состояния снова в разомкнутое, при этом подача измерительного тока к поверяемому ТС прекращает- : ся, Вьщержка времени, равная 1;С,; : необходима для того, чтобы блок 5 не припятствовал ручному управлению ключом 3,

Если сопротивление ТС при О С находится в пределах допуска,-то блок 13 логики по сигналам с компараторов 11 и 12 выработает на выходе сигнал логической единицы и .б.удут сохранять его неизменным н течение 5 с, что необходимо для его надежного восприятия оператором. При этом, блок .14 индикации будет вьщавать сигнал Соответствует норме.

Если сопротивление ТС оказывается меньше минимально допустимого значения или больше максимально допустимого значения, то на выходе блока 14 индикации будет выработан сигнал Не соответствует норме,

Выходной сигнал блока 13 логики поступает также на вход амплитудного селектора 21, который пропускает на выход только сигнал логической единицы, Необходимость введения в устройство амплитудного селектора 21 обусловлена тем, что сигнал логического нуля может иметь напряжение

больше нуля, что может нарушить правильное функционирование устройства, С выхода амплитудного селектора

21 сигнал логической единицы поступает на вход дифференциатора 22, который вырабатывает вькодной электрический импульс в момент времени, соответствующий переднему фронту

выходного сигнала амплитудного сег лектора 21, Длительность этого импульса меньше длительности тестового импульса, Необходимость введения в устройство дифференциатора 22

5 обусловлена тем, что сигнал логичес кой единицы, вырабатываемый блоком 13 логики, имеет длительность 5 с, что может нарушить правильность функционирования задатчика 8 длительности

0 тестового импульса.

Выходной импульс дифференциатора 22 поступает на вход задатчика 8 длительности тестового импульса, который 5 вырабатывает одиночный импульс с длительностью Гц..

Выходной сигнал задатчика 8 длительности тестового импульса переводит ключ 7 из разомкнутого состояния

в замкнутое состояние на время c , В течение этого времени ток с заданной амплитудой i от генератора 6 тестового импульса проходит через ТС 1, создавая на нем падение напряже5 ния и и нагревая его к моменту окончания тестового импульса до 100°С. Напряжение U поступает на входы всех компараторов, Если сопротивление ТС при 100 С

0 находится в пределах допуска, то блоки 14 и 20 индикации практически одновременно с приведением пускового ключа 3 в замкнутое состояние будут формировать сигналы Соответствует

45 норме.

Если сопротивление ТС при 100 С оказывается меньше минимально допустимого или больше максимально допустимого, то к моменту окончания тесто0 вого импульса будет наблюдаться следующее соотношение входных сигналов компараторов 17 и 18: в первом, случае n, во втором случае U p U jj+uU , В обоих случаях блок 19

55 логики будет вырабатывать на выходе сигнал логического нуля, вследствие чего блок 20 индикации будет формиг-- ровать сигнал Не соответствует норме.

Длительность рабочего цикла устройства складывается фактически из длительности тестового импульса (обычно не более 3 миллисекунд) и длительности формирования выходных сигналов блоками 20 и 14 индикации (порядка нескольких секунд).

Форму л а изобретен и

1. Способ поверки термопреобразователя сопротивления, заключающийся в помещении термопреобразователя .и сопротивления в среду с температурой О С, вьщерживании в ней до достижения указанной температуры, определении соответствия значения сопротив- , ления при температуре О с заданному значению, нагревании термопреобразователя сопротивления до 100 С и определении соответствия значения его сопротивления при 100°С заданному значению, отличающийся2. Устройство для поверки термопреобразователя сопротивления, со- держащее термопреобразователь сопротивления, источник измерительного тока, генератор энергии тестового импульса, задатчик длительности тес- 15 тового импульса, ключ, первый вход которого связан с выходом генератора энергии тестового импульса, второй вход - с выходом задатчика длительности тестового импульса, а выход - 20 с термопреобра ователем сопротивления, отличающееся тем, что, с целью сокращения длительности процесса поверки, оно снабжено четырьмя компараторами, двумя иствчнитем, что, с целью сокращения длитель- 25 ками опорного напряжения, двумя источниками образцового напряжения, двумя блоками индикации, двумя блоками логики, амплитудным .селектором дифференциатором, реле обратного тока, блоком управления пусковым ключом и пусковым ключом, вход которого соединен с выходом источника . измерительного тока, управляющий вход соединен с выходом блока управ ления пусковым ключом, а выход - с входом блока управления пусковым ключом и через реле обратного тока подключен к первым входам всех комп раторов, термопреобразователю сопро тивления и выходу электронного ключа, при этом вторые входы первого и второго компараторов соединены соот ветственно с выходами источников . . опорного напряжения, а выходы под ключены к входам первого блока логи ки, выход которого соединен с входо первого блока индикации и через пос ледовательно включенные амплитудный селектор h дифференциатор подключен к управляющему входу задатчика длительности тестового импульса, приче выход второго блока логики соединен с входом второго блока индикации,, а входы второго блока логики соединен с выходами третьего и четвертого компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к выходам источников образцового напряжения.

ности процесса поверки, нагрев термопреобразователя сопротивления .-до 100°С осуществляют путем пропускания через него тестового импульса тока длительностью

R-t m.-S

с амплитудой

Ro(U100A)

де С - средняя массовая теплоемк сть термочувствительного материала термопреобразователя сопротивления;

т - масса термочувствительного элемента;

R, - удельное тепловое сопротивление контакта между термопреобразователем сопротивления и контактирующим с ним массивом;

S - площадь поверхности контакта термочувствительного элемента с окружающим массивом; о - коэффициент, определякиций степень отклонения процесса нагрева термопреобразователя сопротивления от адиабатического;

RQ - номинальное электрическое

сопротивление термочувстви

тельного элемента термопреобразователя сопротивления при .0 С;

А-- коэффициент, характеризующий чувствительность терморезис- тивного материала к температуре .

5

0

5

0

5

точниками образцового напряжения, двумя блоками индикации, двумя блоками логики, амплитудным .селектором, дифференциатором, реле обратного тока, блоком управления пусковым ключом и пусковым ключом, вход которого соединен с выходом источника .. измерительного тока, управляющий вход соединен с выходом блока управления пусковым ключом, а выход - с входом блока управления пусковым ключом и через реле обратного тока подключен к первым входам всех компараторов, термопреобразователю сопротивления и выходу электронного ключа, при этом вторые входы первого и второго компараторов соединены соответственно с выходами источников . . опорного напряжения, а выходы под ключены к входам первого блока логики, выход которого соединен с входом первого блока индикации и через последовательно включенные амплитудный селектор h дифференциатор подключен к управляющему входу задатчика длительности тестового импульса, причем выход второго блока логики соединен с входом второго блока индикации,, а входы второго блока логики соединены с выходами третьего и четвертого компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к выходам источников образцового напряжения.