Устройство для измерения температуры Советский патент 1976 года по МПК G01K7/14 

Изобретение относится к области темнературных измерений.

Известны устройства для измерения температуры, в которых при измерении быстро меняющихся темнератур с целью снижения инерционности термодатчика иснользуется последовательная электрическая коррекция путем применения корректирующих звеньев дифференцирующего типа 1,2.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для измерения температуры 3, содержащее последовательно соединенные термодатчик, измерительный усилитель, дифференциатор и сумматор.

Недостатком этого устройства является наличие в выходном сигнале устройства высокого уровня флюктуационных шумов, обусловленных включением в тракт корректируемого сигнала звена дифференцирующего типа с нулевым затуханием в области высоких частот. При этом шумы и пульсации в выходном сигнале наблюдаются как в стационарном (постоянная и медленно меняющая тем-пература) так и в динамическом (быстро меняющаяся температура) режимах, что снижает статистическую точность измерения температур.

Цель изобретения - повышение точности в стационарном режиме.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство для измерения температуры введен

трехполюсный аналоговый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом дифференциатора через последовательно включенные двухполупериодный выпрямитель и формирователь импульсов, при этом один полюс аналогового ключа подключен к выходу измерительного усилителя, второй полюс - к выходу сумматора, а третий полюс соединен с выходом устройства.

Блок-схема устройства для измерения температуры представлена на чертеже.

Устройство содержит термодатчик 1, измерительный усилитель 2, дифференциатор 3, сумматор 4, двухполупериодный выпрямитель 5, формирователь импульсов, например триггер Шмитта 6, трехполюсный аналоговый ключ 7, состоящий, например, из двух полевых транзисторов 8, 9 с различным типом проводимости канала.

Устройство работает следующим образом.

В динамическом режиме, когда температура контролируемого объекта быстро изменяется, выходное напряжение термодатчика 1, усиленное измерительным усилителем 2, поступает на сумматор 4, склад;ываясь с сигналом, продифференцированным дифференциатором 3. В результате на выходе сумматора 4 образуется нанряжение скорректированного сигнала термодатчика 1, инерционность которого при этом может быть снижена на несколько норядков. Таким образом, дифференциатор 3 и сумматор 4 в данном случае образуют канал электрической коррекции выходного сигнала термодатчика 1.

Кроме того, выходное напряжение дифференциатора 3 через двухполупериодный выпрямитель 5 воздействует на формирователь импульсов 6. Выходной импульс формирователя 6, продолжительность которого равна времени переходного процесса термодатчика 1, открывает полевой транзистор 9, одновременно закрывая транзистор 8 трехполюсного ключа 7. При этом выходным напряжением устройства на период переходного процесса является выходное напряжение сумматора 4.

Двухполупериодный выпрямитель 5 необходим для обеспечения нормального функционирования устройства как при нарастании, так и спадании температуры, поскольку в зависимости от направления изменения температуры, выходное напряжение дифференциатора 3 имеет разную полярность.

По окончании переходного процесса напряжение на выходе дифференциатора 3 становится равным нулю, и сигнал формирователя импульсов 6 закрывает полевой транзистор 9 аналогового ключа 7, открывая одновременно транзистор 8.

В стационарном режиме выходное напряжение дифференциатора 3 равно нулю, транзистор 9 закрыт, канал коррекции отключен от выхода устройства. В данном случае выходное напряжение устройства равно выходному напряжению измерительного усилителя 2, поступающему на выход через открытый канал сток-исток транзистора 8. Флюктуационные шумы на выходе устройства при этом определяются исключительно собственными шумами измерительного усилителя 2.

Уровень приведенных флюктуационных шумов устройства в стационарном режиме уменьшается примерно на порядок по сравнению с ур01внем шумов известного устройства за счет автоматического отключения канала последовательной электрической коррекции и тем самым повышается статическая точность устройства при измерении постоянных и медленно меняющихся температур. При этом динамическая точность измерения температур в нестационарном режиме не снижается, так как устройство сохраняет все свойства, присущие измерительной системе с электрической коррекцией инерционности термодатчиков, предназначенной для измерения мгновенных температур.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные термодатчик, измерительный усилитель, дифференциатор, сумматор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры в стационарном режиме, в него введен трехполюсный аналоговый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом дифференциатора через последовательно включенные двухполупериодный выпрямитель и формирователь импульсов, при этом один полюс аналогового ключа подключен к выходу измерительного усилителя, второй полюс - к выходу сумматора, а третий полюс соединен с выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Шукшунов В. Е. Корректирующие звенья в устройствах измерения нестационарных температур. М., Энергия 1970.

2.AiBT. св. № 384027, кл. G 01k 7/14, 08.01.71.

3.«Приборы для научных исследований, 1973, № 9, стр. 219 (прототип).

зА

П