УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Советский патент 1973 года по МПК G01K7/10 

I

Изобретение касается измерения температуры, например, с помощью термопар.

Известны устройства для измерения температуры, содержащие корпус, термопару, подключенную через симметрирующие резисторы и конденсаторы к усилителю постоянного тока, состоящему из модулятора и усилителя переменного тока, и аналого-цифровой преобразователь.

Подавление помех в этих устройствах основано на гальваническом разделении входной и выходной цепей и на уравновещивании мостовой схемы, образуемой указанными резисторами и конденсаторами, а также сопротивлениями электродов термопары, входным сопротивлением устройства и сопротивлениями утечек.

Симметрирование удается осуществить только для одного значения измеряемой температуры, поскольку при нагревании термоэлектродов их сопротивления изменяются на различную величину.

Наличие асимметрии входных цепей накладывает жесткие ограничения на величины активных и реактивных сопротивлений утечек, (порядка сотен мегом и более). Помимо гальванического разделения необходимо применять достаточно сложное экранирование.

Все это не позволяет получить требуемого подавления помех, что вызывает необходимость применения фильтрующих устройств, которые вносят задержку в процесс измерения. Целью изобретения является повышение точности измерений путем увеличения коэффициента подавления помех, возникающих из-за разности потенциалов точек заземления датчиков и корпуса при наличии асимметрии входных цепей.

Предложенное устройство снабжено вторым модулятором, выход которого через регулируемый делитель напряжения подсоединен ко входу усилителя переменного тока последовательно с выходом первого модулятора, а

к входным клеммам усилителя постоянного тока подключены два добавочных конденсатора, соединенные через транзисторные ключи с корпусом. Усилитель переменного тока выполнен в виде двух усилителей, связанных между

собой конденсатором и ключом, общая точка которых соединена с корпусом через другой ключ.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - показаны сигналы в характерных точках схемы.

Устройство содержит термопару Гп, подключенную через симметрирующиерезисторы ь 2 и конденсаторы Ci, С к усилителю постоянного тока, состоящему из основного

Kb K.2, RZ, Tp 1)и дополнительного (K.z, Kt, Tp2, 4) модуляторов и двух усилителей переменного тока 1 и 2, связанных между собой конденсатором Сз и ключом К, общая точка которых через ключ Кз соединена с заземленной шиной устройства, и аналого-цифрового преобразователя 5. Выход дополнительного модулятора через регулируемый делитель напряжения R5 R& подсоединен ко входу усилителя переменного тока последовательно с выходом основного модулятора. Обмотки трансформаторов изолированы одна от другой электростатическими экранами. К входным клеммам усилителя постоянного тока подключены дополнительные конденсаторы Сз, С, связанные с корпусом через транзисторные ключи К.6, КоНа чертеже условно в виде сосредоточенных параметров показаны сопротивления термоэлектродов Кэ1 и э2, сопротивления соединительной линии R, емкости и сопротивления утечки соединительной, линии Сур Су, Ry, Ку2, а также источник напряжения U, соответствующий разности потенциалов точек заземления термопары и корпуса.

До начала измерения схема симметрируется (с помощью ь и Сь Cz). В процессе работы симметрия нарушается, и на входе усилителя постоянного тока наряду с сИГналом термопары е т появляется напряжение помехи и„ , где ч - сдвиг фазы по отношению к и. Подключение дополнительных конденсаторов Сз и C увеличивает помеху, которая становится равной

7„ г m(/«e(f+),

где tnU„ и () соответственно изменившиеся амплитуда и сдвиг фазы.

Модулятор, собранный на ключах К и Кч, работает в противофазе с модулятором на ключах /Сз и К, а транзисторы /Cs и /Се открываются синхронно с ключом /Сз- При этом на выходе Тр имеет место последовательность импульсов (см. фиг. 2а), амплитуда которых

(/т + и,,

а на выходе Тр2 - импульсы (см. фиг. 26) с амплитудой

/т + +Д)-я,

где п - коэффициент трансформации.

С сопротивления R делителя снимается напряжение

(+Ц„,

где mg - коэффициент деления, которое суммируется с напряжением выход1 ой обмотки Тр1.

Если выполняются условия от mg Const и 4ip 0, то выполняется равенство 5

и - - -и

И, независимо от величины R и частоты по мехи, на вход усилителя (см. фиг. 20) поступают импульсы

Т

e, + t/,.

-

S- + -

где Г - период частоты модуляции. С помощью конденсатора Сз и ключей Къ Къ из входного напряжения усилителя выделяется свободный от помех сигнал, амплитуда

т

которого пропорциональна величине -

Уменьшение полезного сигнала е-с незначительно, так как т выбирается достаточно большим.

Величину коэффициента подавления помехи определяют соотношением частоты модуляции и частоты по.мехи, и зависит она также от точпости выполнения приведенного выше равенства.

Таким образом, предложенное устройство, не внося задержки в процесс измерения, обеспечивает дополнительное подавление помех и устраняет трудности, связанные с получением малых величин утечек.

П.редмет изобретения

1.Устройство для измерения температуры, содержащее корпус, термопару, подключенную через симметрирующие резисторы и конденсаторы к усилителю постоянного тока, состоящему из модулятора и усилителя переменного тока, и аналого-цифровой, преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено вторым модулятором, выход которого через регулируемый делитель напряжения подсоединен ко входу усилителя переменного тока последовательно с выходом первого модулятора, а к входным клеммам усилителя постоянного тока подключены два добавочных конденсатора, соединенные через транзисторные ключи с корпусом.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что усилитель переменного тока выполнен в

виде двух усилителей, связанных между собой конденсатором и ключом, общая точка которых соединена с корпусом через другой ключ.

J .0 r-t- U ir

Uo

A