Устройство для измерения температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к области измерений температуры.

Извесгно устройство для многоточечного :контроля температуры 1 , содержащее несколько даччиков температуры, устройство переключения датчиков темпера гуры, измерительную схему. :.

Недостатком этого устройства является наличие различного рода электрических помех, действующих во входных цепях, за счет чего С1Шжается точность измерений.

Извесгно устройство дляизмерения температуры 21, позволяющее подавить периодические помехи различных частот и повысить точность

---.-- .- :-,. измерений.

Недостатком этого устройства являете невозможность измерения температуры во многих точках из-за отсутствия в данном устройстве блока переключения датчиков температ)ф, при этом введение блока для переключения датчиков, приведет к нарушению симметрирования входной цепи устройства и к паразитным искажениям сигналов датчиков температур.

Известно устройство для измерения температуры по авт. свид. № 389418 1, содержащее ряд датчиков температуры, ключи управления на двух noneBbjEX транзисторах с изолированным затвором, источник управляющего сигнала и измерительную цепь, при этом затворы транзисторов в каждом из измерительных каналов соединены в одну точку, к которой подключен источник управляющего сигнала относительно общей точки измерительной цепи 3.

Недостатками основного изобретения являются отсутствие симметрирования входных цепей устройства относительно общей точки (земли) при подключении датчиков температуры различных кашалов измерения температуры к измерительной цепи устройства и отсутствие подавления широкополосных электрических помех. Эти недостатки приводят к огносигёльно низкой точности измерения температуры известным устройством.

Цель изобретения состоит в повышении точности измерений путем обеспечения симметрирования входных цепей устройства для измерения температуры, относительно общей точки (земли ). при подключении датчикоь температуры различных каналов изК ерения температуры к йЬмер 1тельной цепи этих устрй)йств, а также пу тем уменьшения искажений сигИЮЮй fiaf4ftKOB гейпёратуры при пбдавЛении Широкополосных электрических помех. Поставленная цель достигается тем, что в ус ройство ввёдены симметрирующий регулируемый фиЛ1ЬТр низкой частоты с входами управляющих сигналов, блок формирования управляюшихсйгналов, причем выходи клича равления через симметрирующий регулируемый фильтр низкой Частоты подключены к измерительной цепи, выходы блока формирования ,уп {равляющих сигналов соединены с входами управляюййх сигналов симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты, а входы бло ка форШровашй Уп|}Ш1#ю1ЦйХ сйшадов подШйФШьГ ifЙС« На фиг. 1 представлена блок-схема предложённогО устройства; на фиг. 2 - врейённыедиаграммыУстройсгео состоит из двух или нес кольких измерительных каналов, каждый из котфых содержит датчик температуры 1 (например тер мопару) и ключ управления 2, который ,-л..;-- .-- - -л-х ((№ a 5 «ia&t, полней, например, на двух полевых транзисторах с изолированными затворами Датчик гемперагуры 1 подключен к выходам ключа управления 2 через эти полевые транзисторы с Т13олирйвй1шымй затйорами, вьгходы kлючa управления 2 подключены через симметрирующий регулируемый фильip низкой частоты 3 k измерительной цепи 4, выполненной в виде усилительного устройства, затворы полевых тран каадом;йз иШёрйтельн ых к Соединен в одну точку, к которой подключёнйбтбШйк управляющего сигнала 5 относительно общей точки измерительной цепи, НХоды блока форшрования управляющих сигналов 6 подключены к источнику управляющего сигнала 5, выходы блока формирования управ ляющих сигналов 6 соединены с входами 7, 8, 9, 10 управляющих сигналов симметрирующего регулируемого фильтра иизкой частоты 3. (Симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты состоит, например, из регулируеMfeix симметрирующих резисторов и конденсаторов) . --., - - .Работа предложенного устройства происходит следующим образом. Исто1д)и1с управляющего сигнала 5 фоизводи Ъолевых транзисторов ключа управления 2 таким образом, что к измерител ной цепи 4 через симметрирующий регулируемый фильтр 1рщзкой частоты 3 йоДклюЧайтся ,...;W-iia2 e4S s«.x поочередно сШтветсжвуйЩйё датчики тёмперату рьГразличных каналов измерения температуры. TSiCKzk 3 общем случае сопротивления паразитных утечек между цепями датчиков температуры и общей точкой (землей) устройства в различных каналах изме рения температуры рг(з;гичны, то для симметрирования входных цепей предложенного устройства (содержащих кЛюч управления и датчики температуры), в предложенном устройстве синхронно с подключением различных Датчиков температуры происходит .синхронная перестройка параметров симмётрируюШёго регулируемого фильтра низкой частоты 3, которая обеспечивает симметрирование в каждом кйнале измерениятемпературы. Эта перестройкапараметров симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты выпол няется, например, изменением величин регулируемых симметрирующих резисторов или кондёйсагоров фильтра низкой частоты 3 и происходат следуюидам образдм. Входы блока формирования управляющих сигналов 6 также, как И затворы полевых транзисторов ключа управления 2, подключень к источнику управляющего сигнала 5, поэтому синхронно с подачей сигнала от источника управляющего сигнала, вызывающего коммутаций ключа управления (подЛЛйчающёго определенньж яиттк температуры КО входу симметтрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3) блок формирования управляющих сигналов 6 вырабатывает соогвегствующйе данному каналу управляющие сигналы, поступающие на управляющие входы 7, 8 симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3. Эти сигналы, поступающие на управляющие входы 7, 8 вызывают соответствующую данному каналу перестройку параметров симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3, которая обеспечивает симметрирование входной цепи предложенного устройства. Параметры управляющих сигналов, соответствующих данному каналу измерения температуры, устанавливаются первоначальной регулировкой блока формирования управляюгцих сиг-, налов 6 при подключении датчика температуры данного канала измерения температуры ко входу симметрирующего регулируемого фильтра Низкой частоты 3. Таким образом, в предложенном устройстве обеспечивае гея симметрироваз йе входных цепей прй подключении датчиков температуры различных каналов измерения температуры, что позволяет подавить злек рйчёские помехи, действующие во входных цепях устройства. Причем для уМеньщения искажений сигналов датчиков температуры при подавлении злектрических помех, блок формирования управляющих сигналов 6 вырабатывает также управляющие сигналы, поступающиена соогветсгвующие управляющие входы 9, 10 симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3. Эт( управляющие сигналы вызывают шменеийГ йЙ времени постоянной времени симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3. Изменение постоянной времени Т/. производит ся таким образом, чтобы не нарушалось симмет рирование входных цепей предложенного устрюй ства, что выполнимо, например, изменением . при одновременном изменении величин как симмефирующих резисторов, так и конден с/торов симметрирующего регулируемого фильт ра низкой частоты 3 и осуществляется, например, при помощи потенциометров с механичрским управлением, полевых .транзисторов, оптеэлектронных устройств переменных конденсато ров с механическим управлением, варикапов. На фиг. 2 приведены-временные диаграммы, поясняющие работу предложенного устройства при подключении к измерительной цепи 4 чере симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты 3 одного из датчиков температуры 1 (для упрощения пояснений приведены временные диаграммы при подключении только одно го датчика, так как при подключении других датчиков происходят аналогичные процессы), а именно; 11 - сигнал на вь1ходе источника управляющего сигнала 5, вызывающий подключение датчика температуры 1 к измерительной цепи 4 через симметрирукяций регулируемый фильтр низкой частоты 3 в течение интервала времени от tj до 12 - сигнал на входе симметрирующего регулируемого фильтра низко частоты 3 (сигнал 12 представляет собой сумму сигнала ил.j датчика температуры 1 и широкопо лосной электрической помехи), обозначаемой условно щтриховкой на временных диаграммах временная диаграмма 13 иллюстрирует изменение во времени постоянной времени T/.i симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3; 14 - сигнал на выходе симметриру ющего регулируемого фильтра низкой частоты 3 Сигнал 11 с выхода источника управляющего сигнала 5 поступает на Ключ управления 2 и на блок формирования управляющих сигналов 6. С выходов блока формирования управляющих сигналов 6 выходные сигналы поступают на управляющие входы 9, 10 симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3, вызывая изменение постбянной времени Т/м симметрирующего регулируемого фильтра низкой, частоты 3 во времени, например; по ли нейному закону; ) + A(t-tT), где Tjjjq - начаЬьное значение постоянной времени симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты; А - коэффициент, характеризующий скорость увеличения Т/.| во времени. Введем обозначение: Тгпд - наибольщая постоянная времени симметрирующего нерегулируемого фильтра низкой частоты, при которой искажения сигнала датчика температуры являются предельно допустимыми. Для обеспече1шя искажений сигнала датчика температуры меньше допустимых величин тах (° крайней мере в 10-20 раз). В начальные моменты времени, когда постоянная времени много меньше (так как нач ) происходит быстрое установление напряжения на выходе симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3, поэтому искажения сигнала датчика температуры 1 меньше допустимых. Увеличение постоянной времени Тд симметрирующего регулируемого фильгра низкой частоты 3 во времени приводит к увеличивающемуся во времени подавлению электрических помех (см. временную диаграмму 14). Причем, щирокополосные электрические помехи кмоменту времени t подавляются в У 4(Т„ац + А (tj -t 1) fо раз. Увеличение А приводит к увеличению подавления электрических помех симметрирующим регулируемым фильтром низкой частоты, при этом искажения сигнала датчика температуры определяются, в основном, величиной Tjjgq, поэтому уменьшением нач можно уменьшать Иская ения сигнала датчика темперагуры. Таким образом, в предложенном устройстве обеспечивается как требуемое подавление электрических помех, так и требуемые допустимые искажения сигнала датчика температуры. Таким образом, введение в устройство для измерения температуры по авт. свид. №389418 дополнительно симметрирующего регулируемого ф1шьтра низкой частоты с входами управля,ющих сигналов, блока формирования управляющих сигналов позволяет обеспечить симметриро; вание входных цепей устройства для измерения температуры, относительно общей точки (земли) устройства, при подключении датчи. ков температуры различных каналов измерения темперагуры, а также уменьшить искажения сигналов датчиков температуры при подавлении широкополосных электрических помех, то есть повьюить точность измерения температуры. Формула изобретения Устройство для измерения температуры по авт. свид. № 389418, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты с входами управляющих сигналов, блок формирования управляю1цих сиг-- , --- - - , -----; v4 , , ч ; - - ; , : -.. . K/; ;%VV-; , -..-- --..-.- ; - v, . ,-.-;, 1 :;--;v.:v:,:- ;-;7ll565налов, причем выходы ключа управления через , симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты подключены к. измерительной цепи, выходы блока формиро1зания управляющих, сигйалов соеданены с входами управляющих сиг- s кл жшов симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты, а входы блока формирова-кл Шя упр ляййшх сигналов подключены к источнику управляющего сигнала.кл Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . Авторское свидетельство СССР № 454432, G 01 К 7/02, 1972. . Авторское свидетельство СССР N 370481, G 01 К 7/10, 1970. . Авторское свидетельство СССР № 389418, G 01 К 7/02, 1971 (прототип).