Устройство для измерения средней температуры Советский патент 1990 года по МПК G01K3/02 

ел

&

§

00

ел

Изобретение относится к технике температурных измерений и может быть применено при измерении температурных полей.

Цель изобретения повышение точности измерения путем усреднения результата измерения по множеству термопреобразователей и по времени.

Следящий режим работы обеспечивает большую помехоустойчивость предлагаемого устройства.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит термопреобра- зователи 1, подключенные к информационным входам коммутатора 2, аналого цифровой преобразователь 3, первый элемент И 4, реверсивный счетчик 5, преобразователь 6 код - последовательность импульсов, генератор 7, счетчик 8, мультиплексор 9 и второй элемент И 10.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени разряды счетчика 5 обнулены. Под воздействием импульсов с второго выхода генератора 7 счетчик 8 формирует код, управляющий опросом сигналов разрешения, поступающих на информационные входы мультиплексора 9 с контрольных блоков или пульта оператора и характеризующих аварийную ситуацию в отдельных каналах измерения. Одновременно код счетчика 8 инициирует последовательное подключение коммутатором 2 к входу аналого-цифрового преобразователя 3 выходов термопреобразователей 1. Причем количество кодовых комбинаций счетчика 8 соответствует числу каналов измерения. Аналого-цифровой преобразователь 3 преобразует информативный сигнал каждого термопреобразователя 1 в сигналы с частотами ГХ1 ( ,...,п, где п - число включенных термопреобразователей), пропорциональные температуре и проходящие при наличии сигналов Sj разрешения высокого уровня с выхода мультиплексора 9 на суммирующий вход реверсивного счетчика 5.

Благодаря этому преобразователь 6 код - последовательность импульсов находящийся в цепи отрицательной обратной связи и выполненный в виде двоичного 7множи1епя част оты ,Ha4H- нает формнрплл1ь последовательность

5

0

5

0

5

0

5

0

5

импульсов, поступающих при наличии сигнала разрешения на вычитающий вход счетчика 5, средняя частота которых стремится к среднему значению частоты на его суммирующем входе. Блокирование сигналов прямой и обратной связи при обращении к неисправным термопреобразователям элементами И 4 и 10 исключает участие их сигналов в формировании среднего значения температуры на счетчике 5, производя, таким образом, усреднение по количеству исправных; датчиков температуры. Изменение сигнала любого термопреобразователя 1, как и выход его из строя, приводит к изменению средней частоты последовательности импульсов на суммирующем входе счетчика 5 и благодаря отрицательной обратной связи формированию компенсирующей средней частоты последовательности импульсов на его вычитающем входе, что приводит к установлению на счетчике 5 в режиме динамического равновесия среднего кода как по множеству термопре- 1 образователей, так и по времени.

В основу работы устройства положен итерационный принцип усреднения импульсных последовательностей с использованием частотно-импульсной следящей системы. В качестве схемы сравнения, вырабатывающей сигнал рассогласования, используется реверсивный счетчик 5, с помошью которого осуществляется суммирование, вычитание частот и интегрирование полученной разности. Условием динамического равновесия устройства является равенство приращений в течение времени цикла опроса п термопреобразователей, т.е. равенство средних значений частот импульсных последовательностей, поступающих на суммирующий и вычитающий входы счетчика 5, формирующего код среднего сигналов термопреобразоватепгй 1.

В течение промежутка времени С опроса 1-го термопреоГрязователя на выход аналого-цифрового преобразователя- 3 поступает F Xi . импульсов. По окончании времени Т цик ia опроса термопреобразователей 1 на суммирующий вход счетчика 5 прс одит п

IL Fy. I S. импульсов, го соответ-

ствует средней частоте

Z F fS./Т

; . г

за это же время, где S 1 при наличии сигнала разрешения на вькоде мультиплексора 9 и S. 0 в противном случае; Г. - частота на выходе аналого-цифрового преобразователя 3 при опросе 1-го термопреобразователя; Т nt1. При этом на вычитающий вход счетчика 5 поступает импульсная последовательность со средней частотой

п

Т.

V,

2 к

где N и К - код и разрядность счетчика 5 соответственно, Fp - частота импульсов,

поступающих с первого выхода генератора 7. Условие динамического равновесия устройства записывается в виде F 4- F, где F + и F средние частоты импульсных последовательностей на суммирующем и вычитающем входах счетчика 5 соответственно. При этом на выходе счетчика 5 имеется код

Р

п

ZF

in

XiSi

где Р 2к/п

FO коэффициент пропорциональности-,

Р iri

S. - количество исправных датчиков.

5 Формула изобретения

0

5

0

5

0

5

Устройство для измерения средней температуры, содержащее термопреобразователи, подключенные к информационным входам коммутатора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к первому входу первого счетчика, преобразователь код-последовательность импульсов, частотный вход которого подключен к первому выходу генератора, второй выход которого соединен с входом второго счетчика, выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй элемент И и реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, а выход подключен к кодовому входу преобразователя код - последовательность импульсов, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и подключен к выходу мультиплексора, при этом управляющий вход коммутатора соединен с выходом счетчика.

Изобретение относится к области температурных измерений и позволяет повысить точность измерения путем усреднения результата измерения по времени и по множеству термопреобразователей. В основу работы устройства положен итерационный принцип усреднения импульсных последовательностей с использованием частотно-импульсной следящей системы. К входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3 с помощью входного коммутатора 2, управляемого сигналами со счетчика 8, последовательно подключаются термопреобразователи 1. Частотный сигнал с выхода АЦП 3 через элемент И 4 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 5, на вычитающий вход которого через элемент И 10 подается сигнал с выхода преобразователя код - последовательность импульсов 6. На кодовый вход преобразователя 6 поступает код с выхода реверсивного счетчика 5, а на частотный вход - с выхода генератора 7.