Устройство для измерения температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K3/08 G01K7/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к измерениям температуры, может найти применение при точных измерениях разности температур с представлением результатов в цифровой форме.

В основном авт. св. № 665217 описано устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные термопреобразователь, усилитель, переключатель тактов, интегратор, нуль-орган и ключ, соединяющий генератор тактовых импульсов со счетчиком и блоком цифрового отсчета, причем параллельно конденсатору интегратора через второй переключатель тактов включен резистор, соединенные последовательно источник опорного напряжения, третий переключатель тактов и второй интегратор подключены ко второму входу нуль-органа, а также блок управления, соединенный с ключами. При измерении разности температур применяют встречно соединенные термопреобразователи. Включение такого дифференциального термопреобразователя на вход устройства приводит к существенной погрещности измерения, поскольку подавляющее большинство термопреобразователей имеет нелинейную характеристику преобразования. Непостоянство чувствительности термопреобразователей приводит к тому, что выходной сигнал дифференциальных термопреобразователей зависит как от разности температур, так и от области, в которой производится измерение, т. е. от температуры одного из термопреобразователейшЦель изобретения - повыщение точности измерения разности температур и расширение функциональных возможностей устройства.

Для достижения этой цели в известное устройство введены термопреобразователь и

усилитель, вход которого связан с выходом дополнительного термопреобразователя, а выход - с третьим переключателем тактов. На рисунке представлена структурная электрическая схема устройства для измерения разности температур.

Устройство содержит последовательно соединенные термопреобразователь 1, усилитель 2, переключатель тактов 3, интегратор 4, нуль-орган 5, ключ 6, соединяющий

генератор счетных импульсов 7 со счетчиком 8 и блоком цифрового отсчета 9, причем параллельно конденсатору Ct интегратора через переключатель тактов 10 включен резистор ,соединенные последовательно . термопреобразователь 11, дополнительный усилитель 12, переключатель 13 и интегратор 14, подключенные ко второму входу нуль-органа, а также блок управления 15 соединенный со всеми ключами.

Устройство работает следующим образом,

В первом такте переключатели тактов 3 И 13 замкнуты, а переключатель 10 разомкнут. За время Тн заряжаются конденсаторы С| и Ci от напряжений ULH Ue соответственно, где , UV KfcUit ®yT- напряжения первого и второго термопреобразователей после усиления и вычетания постоянных не зависимых от температуры членов их интерполяционного уравиения: Kt, Кг - коэффициенты усиления первого и второго усилителей соответственно, QI, Qt - температуры, UiT- постоянные коэффициенты. Знаки плюс и минус перед членом в/т соответствуют монотонно возрастающей и монотонно убывающей характеристикам термопреобразователей.

Выходные напряжения интеграторов 4 и 14 в конце первого такта определяются выражениями

(1)

R,C

ip и Т«

(2) Uj-Uet-R-j

Во втором такте переключатели 3, 13 размыкаются, а 10 замыкается. Конденсатор Ci разряжается через резистор Ri по экспоненциальному закону до напряженияО. В момент, когда lJj| RtCi ЬЧ конденсатор С разряжается до нуля. Время разряда конденсатора Ci определяется выражением

Те КаСЛп.

Заполнив интервал времени импульсами с генератора 7, с учетом (1) и (2),имеем:

.Ci-En-b RlLCt + .(0,

@г.) Rj.,K,«:iТ

(5)

При foRaCi Т и K.RjCs, KaRfQ вы ражение (3) имеет вид

Ne ± (01 -©а).(4)

В соответствии с выражением (4) имеются два случая:

1)для термопреобразователей с монотонно возрастающей характеристикой, например, типа ПП-1, температура первого должна быть больще температуры второго;

2)для термопреобразователей с монотонно убывающей характеристикой, например, типа ВР-5/20 и ПТС, температура второго больще температуры первого.

Как видно из выражения (4), показание прибора NJ не содержит постоянного члена и равняется разности измеряемых температур. Это позволяет применять серийные типы приборов интегрирующего время-импульсного преобразования с незначительным изменением схемы.

Настоящее устройство позволяет -повы0 сить точность измерения разности температур,обладает универсальностью, так как оно работает с термоэлектрическими преобразователями и термопреобразователями сопротивления, имеющими как монотонно возрастающие, так и монотонно убывающие градуировочные характеристики.

Например, при измерении разности температур термопреобразователями типа ВР-5/20 в диапазоне 1440-1800°С погрещность от нелинейности в устройстве-прототипе составляет приблизительно 14°С. Предложсмное устройство позволяет уменьшить указанную погрешность в 30 раз.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры по авт. св. .№ 665217, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения

и расширения функциональных возможностей, в него введены термопреобразователь и усилитель, вход которого связан с выходом дополнительного термопреобразователя, а выход - с третьим переключателем

тактов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

в1.

во