Способ определения мгновенного значения ТЭДС термопары на фоне синусоидальной и широкополосной помех Советский патент 1993 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в .системах измерения и регулирования температуры.

Известно устройство для измерения сигнала на фоне помехи, которое содержит генератор импульсов, ключи, измерительный прибор, запоминающие ячейки, блок продвижения импульсов, распределитель импульсов, линию задержки, перемножители, сумматор, формирователь интервалов квантования и функциональный преобразователь.

Наиболее близким к: предлагаемому техническому решению является способ определения,мгновенного значения ЭДС термопары, на фоне синусоидальной помехи, включающий измерение через равные интервалы времени первого, второго и третьего мгновенных значений выходного сигнала термопары, дополнительные измерения

(Л

G

четвертого и пятого значений выходного сигнала термопары через интервалы времени, равные интервалам времени между первыми тремя измерениями, а мгновенное значение ЭДС определяют в момент проведения третьего измерения, Недостаток этих известных технических решений - сложность и недостаточная точность измерений в условиях воздействия помехи, промышленной частоты, кроме того,, в современных .системах, всегда имеют место широкополосные помехи, воздействие которых данными решениями не устраняются. Вышеперечисленные недостатки исключаются при определении мгновенного значения ТЭДС термопары на фоне синусоидальной и широкополосной помех способом, включающим измерение через равные, временные интервалы первого, второго и третьего мгновенных значений выходного сигнала термопары, по значени

о

кэ о

ям кЬторых в-момент проведения третьего

йзмё р ён я определяют мгновенное значе/- н еТЭДС термопары, при этом.выходной сигнал термопары апериодически фильтруют, измерение мгновенныхзначений выходного- си г нала осуществляют че рез .вр ем ённы.ё интервалы, равные, r/fo, а мгнр- в еннр:е значение ТЭДЬ термопары опреде- /ЛяютмУ соотношения ;; Vv..-,;;; .. :У,.::-:/ : -.;

-

ill +2--U2+ Из:

где ;Uf,tlЈU3 - соответственно первое вто р ре и - Третье значения: выходного сигнала

термопары; fb -частота синусоидальной по-. .мехи,:; :-- ./-... , .: v v.,; -:-;-V.- .V-.::; / .. .. :.- .

У- -Существенные отличил сострят jl том; что подавдехиё широкополосной помехи: и ослабленмё. воздействия синусоидальная помехи первичной фильтрацией и последующим. уср едн ением измерений :прзволйег:

Ъ су ще 6т й51ят..г1-ра кт-ичёс.кй,полн.о..

:ние: инусоиДальной Помехи(частоты, близкрй к пр.Ом ЬгшлеНной,- :;: :v; .: У;;;1:;;;;:- --- ;:Л ДУ

-.;: Предл; агае йый метр Д Ксп ол ь укзтсл ё

ющиё,:ocHO QHbie;п йяржёнЩ:. пр;р

МЫшлен ной частртьГМ.ржнр-считать близким

: к (3 мйнально:му гзйачению,: равному, 50, Гц;.

п ри в ы боре: инте й б а л а. ква нтованйя Т рав-

ным 10 мс. соседние гн овеннйе. ;з нач е.н4/|я:

с:и н у со и да л ь ной п омех и будут п р и б л из и;тельно в протйвофаз е, .значение йзмеряе мого сигнал можнр :СЧитать; пйсгоя иным..

.бходные сигнальг в Момент пврвбгЬ, второго

и третьего измерений мож но описать следу ;

Ю1цей системой уравнений; J:::,.::/;:- : :, -:v

::;;;; : . As fn Wt;;.-:. ; :;:- . : /; .- . .л ; ..; У2.у 4-. Asin («t+ я + d-fij;. -;v A ; - .yv : / ; 11з 0:f-. As in (0 t+ ;2лг + 2:6 уз), . - ..

:гдёич-полезный сигнал; ;,.. :: :. .; ; . А;- амплитуда сйнусойдальнои прмёхй; . ..: ; ft)- частота помехи;;:;л: ; /:л: ; :;;.;: v : :.; .набегфазы порождаемый отличи- : ем Текущего значения промышленной частоты of номинального, равного 50 Гц.:, .:. / Решая эту систему уравнений, .можно найти искомое значение полезного сигиз: ла::-:- :;: . . : .. : 1 .. : :

Ui +2U2 +и3 : : ; л

и

-А

;.: Можно показать, что л ри таком способе усреднения остаточная ошибка оценки сигнала будет порядка .

где f - фактическое значение пррмышлен- ной частоты; .v::7: ;,,: ,-.: ;--.. :v :- .-. - ;: 10-номинальное значение пррмышлен- ной частоты, равное 50 Гц; : :

: Т .- период квантобания„равнУй 10 мс; . А:- амплитуда синусоидальной, помехи, преобразованной входным апёриодиче- фильт|м м. :;: / :- Г Г л- : г й:;;;ч--- На чертеже приведен пример структур- ндй схемы устройства для осуществления предла г ёмр о пр с:оба....: г : ;: ::.: ::--: :: -; Устройство содержит апёрирдичёский филЬт 1, коммутатор 2, первый и .второй элементы памяти 3 и 4, первый, второй, трех тий уеилители 5-7, сумматор 8, счетчик 9, формирователь ТО(йнтё аловквантЬвания, генератор.11 импульсов; элемент;: 12 задер- жки, регистрирующее устройство 13, Выход апериодическо.го фильтра 1 подключен .ко входу коммутатора 2, оервый, второй и тре-: тий выходьг которого соединёнfj еоответст- венно; со входами ;пёрвого 3 и; второго 4 лементов памяти иicp..ехздЬйтрётьегруси-;; ли теля 7. Третий выход коммутатора 2 под- ключей также к входу сброса счетчикаi/9i::. Управляющий вход коммутатора 2 соеди-: if5н со входом счетчика;:0 и выходом эле-; ме.нтаv 12 задёржкиг вход которого п о д кл юче н к ;выхр ду гене рйто ра 11 и мпул ь- сов. б ход генератора 11 импульсов среди- . нен с формиррв . 1:0 интервалов - квантования. Выход счетчика.9 подключен к. управляющим входам первого 3 и второго 4 злементов Шмяш выходы которых среди-; :нены ссютветстBBHHftcp входами первого 5 й второго б усилителей. Выходы первого и второго усилителей S и 6 ггодключен.ы срот- ветствевнок первому и второму входам сум- матора 8, третий вход которого соединен с выходом третьего усилителя 7, а выход - С регистрирующим устройством 13. Коэффи- циенты усиления первого и третьего усилиТеЛе.й . ..:.:. ..:-. - : . V . , : . : .. .:. . / -: . -- , ;. ;: . ;. .: г

коэффициент усиления второго; усилителя

к-ги/2.-.,..-,--. ... ..;. :;.,. ...:-.-: : . .

Входной сигнал проходит через апери- .одический фильтр, в которомтюдзвляются широкоИолосные помехи и ослабляется врз- Действие синусоидальной помехи; и посту- пает на вход коммутатора 2. Коммутатор 2 при наличии соответствующего сигнала на его управляющем входе пропускает сигналы с входа коммутатора 2 последовательно на первый, второй, третий выходы. Сигналы,

разрешающие переключение коммутатора

2, формируются генератором Т1 импульсов ; С интервалом, заданным формирователем 10 интервалов квантования. Задержка осу-: ществляётся элементом 12 задержки на время, необходимое для сброса пред шест-/ вующей информации в первом 3 и втором 4 элементах памяти. Первый 3 и второй 4 эде- менты памяти запомина ют сигналы, cpof-: вететвующиё значениям ТЭДС; в момент .проведения первого и второго измерений,; При появлениина третьего .выходе коммута-. тора сигнала, соответствующего Значению ТЭДС в момент проведения третьего измё(7 3 атем знЙчёнЙя l U i.- У Д . .йм1 ру тся7в умматорче 8. / . : ЛН:М

Ьвыхода с

ч ниеУси гнайа: 1 ;.: 7- -.; J-:v; /

Q(JV+2(J2+V3

.-ли г:М :/:--ТО передается я регистрации в регист(Эирукэ- ... ...uiee устройство 15- .. 1 {;.... - .-с; -;..v;/ и -й

: v;:: /Такйи oiSpaaOMi прёдлагаейуй способ .ггозволяет измерить мгновеннре з ачение

рения, содержимое ;счетчйка § сбрасьтаёт- 15 .сигнала ТЭДС термопары на фоне еинусойся, а сигнал с его выхода, поступающий на : управляющие входы первого 3 и второго 4 элементов, памяти,: разрешает выдачу за- ;: помненной информации соответственно на :.г входы первого 5 и второго б усил ителей. В 2.0; первом 5 и третьем 7 усйлит лях значё-;:; ния сигналов Ui и Us умножаются на коэффициент Ki-Кз- -г, во втором 6 усилителе значение сигнала U2 умножается на козф- 25

фЙЦИёНТ К2- -г-. : ..:/. ; -( :;: .,Г . .

дельной и широкополосной rtOMex. Првышё- ,: нйе. точности измерения, тем.пёра турй б ; условия врздеистеия помехи п ромышленной частоты и широкбполосной помехи Р0еспечй.ваетёя подавлением Шйрйко;пог; лоеной и ослаблением синусоидальной помех первичной фильтрацией. Последующее усреднение измерений позволяет осущест- вить Практически полное подавление сину- Соида1тьнрй помехи частотй; близкой к промыШде.ннрй,У :-. х У: г ; ;:У :..:-ч

(7 3 атем знЙчёнЙя l U i.- У Д ; . .йм1 ру тся7в умматорче 8. / . :

Ьвыхода с

ч ниеУси гнайа: 1 ;.: 7- -.; J-:v; /

Q(JV+2(J2+V3

.-ли г:М :/:--ТО передается я регистрации в регист(Эирукэ- -; ... ...uiee устройство 15- .. 1 {;.... - .-с; -;..v;/ и -й

: v;:: /Такйи oiSpaaOMi прёдлагаейуй способ .ггозволяет измерить мгновеннре з ачение

15 .сигнала ТЭДС термопары на фоне еинусой

дельной и широкополосной rtOMex. Првышё- нйе. точности измерения, тем.пёра турй б условия врздеистеия помехи п ромышлен ;; . ной частоты и широкбполосной помехи Р0еспечй.ваетёя подавлением Шйрйко;пог; лоеной и ослаблением синусоидальной помех первичной фильтрацией. Последующее усреднение измерений позволяет осущест- . вить Практически полное подавление сину- Соида1тьнрй помехи частотй; близкой к промыШде.ннрй,У :-. х У: г ; ;:У :..:-ч :;

Использование: измерительная техника, системь измерения регулирования температуры. Сущность изобретения: через равные интервалы времени измеряют первое, второе и третье мгновенные значения выходного сигнала термопары и определяют мгновенное значение ТЭДС термопары в момент проведения третьего измерения, Измеряемый сигнал, апериодически фильт руют, измерения мгновенных значений сигнала осуществляют чер ез определенные временные интервалы, а мгновенные значения ТЭДС термопары определяют из математического соотношения (соотношение приводится). 1 ил.

: : Ф о р му л1а из о б р ё.т..е н и.я ; v :У

-;- Способ определения мгновенного значения ТЭДС термопары на фоне синусоидальной и шйрбк опблрсйой .помех, включающий измерение через равные временные интервал первого, второго и третьего мгновенных значений выходного сигнала термопары, по значениям которых в момент проведения третьего-измерения определяют мгновенное значение ТЭДС термопары, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью гтЬеышёния точности, выходной сиг ;Угал тёрйопары апериодически фильтруют, (Измерения мгновенных Значений выходного сигнала осуществляют через временные интервалы, равные жП0, а мгновенное значение ТЗДС. термопары определяют из.со- отношений; ; ;.; ,. .:: :.; ; ; / /Ч.

иUi+2U24-U34

где П1, U, Уз - соЬтветственнд пёрёоё, второе и третьего мгновенные; значения выход-1 ного сигнала термопары, . ,: частота синусоидальной помехи;