Устройство для измерения температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K7/00 G01K3/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение отнюсится к технике измерения температуры и предназначено для использования в медицине, биологии, а также для измерения температуры объектов с нестационарными теплофизическими параметрами.

Известны схемы устройств для измерения температуры, в которых используются корректирующие цепи для увеличения быстродействия 1.

Недостатком устройства является малая точность измерения при быстрых изменениях температуры, так как оно не учитывает изменение постоянной времени цереходнопо процесса на выходе датчика.

Известно также устройство, содержащее преобразователь температуры, два дифференциатора, логарифмический усилитель, масщтабный усилитель, сумматор и регистрирующий прибор 2.

Однако так как результат измерения пропорционален абсолютным величинам производной и изменяемого весового коэффициента, то погрещность результата равна сумме погрешностей двух дифференциаторов, логарифмического усилителя и усилителя, управляемого напряжением, что ограничивает возможность получения необходимого результата при повыщении требований к точности. Кроме того, устройство имеет низкую технологичность и громоздкость - блоки логарифмического усилителя и усилителя, управляемого напряжением, требуют сложней, индивидуальной настройки и за5 нкмают значительную часть объема оборудования. Кроме того, отмечается невысокая точность в случа-е, если постоянная времени переходного процесса нестандартна, т. е. изменяется в процессе измерения.

10

Целью изобретения является повыщение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее преобразователь температуры,

15 подключенный к дифференциатору, сумматор и регистрирующий прибор, введены первый и второй пороговые блоки, первый и второй блоки запоминания с управляющими входами и дифференциальный усилитель,

20 причем входы пороговых блоков подключены к пыходу дифференциатора, а выходы - к управляющим входам соответственно первого и второго блоков запоминания, вход первого блока запоминания и один вход дифференциального усилителя подключены к преобразователю температуры, а выход первого блока запоминания подключен к другому входу дифференциального усилителя, выход которого подключен к одному из вхо30 дов сумматора, другой вход которого подключей к преобразователю температуры, а выход - к входу второго блока запоминания, выход которого подключен к регистрирующему прибору.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемо го устройства.

Устройство для измерения температуры содержит преобразователь температуры /, дифференциатор 2, первый блок запоминания 3, диффереициальный усилитель 4, первый и второй пороговые блоки 5 и 6, сумматор 7, второй блок запоминания 8 и регистрирующий прибор 9.

Устройство работает следующим образом.

После подключения датчика к объекту измерения на выходе преобразователя температуры 1 начинает нарастать напряжение Ui (см. фиг. 2). Это напряжение поступает на входы дифференциатора 2, первого блока запоминания 3 и дифференциального усилптеля 4. Так как на выходе блока запоминания отслеживается выходной сигнал преобразователя температуры, то до момента времени z, на выходе дифференциального усилителя информация отсутствует (разность сигналов равна нулю). В момент времени /1 блок 5, на вход которого подается выходной сигнал дифференциатора срабатыЬает и посылает управляющий импульс Ls на вход первого блока 3, последний фиксирует на своем выходе выборку Ui. После момента времени (i на выходе усилителя 4 начинает нарастать напряжение, пропорциональное передаче К дифференциального усилителя. В .момент времени /2 срабатывает второй пороговый блок 6. На выходе сумматора в этот момент формируется сигиал U:, в соответствии с выражением

f/5 U,(t2) и 2 + KAU,

где f/2 - сигнал на выходе преобразователя температуры в момент времени /а;

AU - разность сигиалов на выходе преобразователя температзфы в моменты времени

t2 и Л (At/ Uz-U).

Если выбрать величину коэффициента передачи К. дифференциального усилителя при данном отношении порогов срабатывания пороговых блоков В и„.-. и„, равным

о

К. 7,-, ТО значен.че ,, фиксируемое в

момент времени 2 на выходе второго блока 8, равно 7- /т, т. е. равно искомой величине независимо от величины постоянной времени переходного процесса.

Результат измерения в предлагаемом устройстве определяется по самой переходной характеристике датчика температуры с

помощью двух выборок с постюянным коэффициентом, а момент второй выборки определяется не абсолютным значением производной, а отношением значений производной в точках 2 и /ь при этом само отношение производных измерять не требуется. Это приводит к качественному улучшению погрешности диффереициатора. Изменение собственной постоянной времени и частотные искажения практически полностью Компенсируются. Это снижает требования к дифференциатору и упрощает его конструкцию.

Предлагаемое устройство также позволяет производить точные измерения и при нестащюнарности постоянной времени переходного процесса. На фиг. 3 представлены экспериментальные зависимости коэффициента К передачи дифференциального усилителя, необходимого для получения точного результата при данном отношении В. На фиг. 3 кривая / соответствует случаю стационарности постоянной времени переход,9

исто процесса-/( кривая // - слдчаю увеличепия постоянной во время переходного процесса; кривая /// - уменьшению постоянной. При нестационарности постояиной времени мы всегда можем выбрать такую величину В, которая обеспечит заданную точность.

Предлагаемое устройство отличается хорошей технологичностью, оно требует всего

одной настройки (подстройка величины К при данном отиошении В порогов пороговых устройств), при этом сам процесс кастройки не требует проведения температурных измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры,

содержащее преобразователь температуры, подключенный к дифференциатору, сумматор и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повыщеиия точности измерения, в устройство введены первый и второй пороговые блоки, первый и второй блоки запоминания с управляющими входами, дифференциальный усилитель, причем входы пороговых блоков подключены к выходу дифференциатора, а выходы -

к управляющим входам соответственно первого и второго блоков запоминания, вход первого блока запоминания и один вход дифференциального усилителя подключены к преобразователю температуры, а выход первого блока запоминания подключен к другому входу дифференциального усилителя, выход которого подключен к одному из входов сумматора, другой вход которого подключен к преобразователю температуры, а

выход - к входу второго блока запомина5б

ПИЯ, выход которого подключен к регистри-1. Справочник по системотехнике. Под

рующему прибору.ред. Р. Макола, Пер. с англ. - «Советское

Источники информации, принятые во2. Авторское свидетельство СССР

внимание при экспертизе:5 № 546793, кл. G 01 К 3/10, 1977.

777480

радио, 1970, с. 478-479.

/

Vr

.

/ -

Ю 0,4 0,60..8

Фуг.З