Устройство для измерения температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K7/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при измерении скачкообразно меняющихся температур, например, в газотурбинных установках, при измерении температур в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство р. для измерения температуры, в котором с цельюснижения инерционности термодатчика используется последовательная электрическая коррекция путем применения корректирующих звеньев дифференцирующего типа.

Известное, устройство не. позволяет производить коррекцию инерционности термодатчика при изменении его постоянной времени в широких пределах.

Известно устройство для измерения быстроменяю1цихся температур газового потока J2 , в котором коррекция инерционности термсдатчика осуществляется по условию изменения измеряемой температуры управляемым сопротивлением, включенным параллельно пассивной ВС-цепочке,

Недостатком такого устройства является то, что коррекция производится только по значению измеряемой температуры, а постоянная времени термодатчика, как правило, является функцией многих переменных.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату

5 к описываемому устройству является устройство для измерения температуры, содержащее последовательно включенные термодатчик, усилитель, дифференцирующий усилитель, а также

10 выпрямитель и сумматор, первый вход которого соединен с выходом усилителя З.

Кроме того, известное устройство содержит второй дифференцирующий

5 усилитель, полевой транзистор в цепи обратной связи, причем выпрямитель включен между вторым дифференцирующим усилителем И управляющим электродом полевого транзистора.

20 Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная трудностью подстройки корректирующего звена.

В известном устройстве при дейст25 ВИИ скачкообразно меняющейся температуры на термодатчик переходный процесс до установившегося значения j продолжается в течение 3-5t(T -постоянная времени термодатчика). Следовательно, за это время корректирующёё ;зйено должно быть настроено под постоянную времени термодатчика. Однако в известном устройстве в случае точной настройки сигнал с вт рого дифференцирующего усилителя ст новится равным нулю, а коэффициент корректирующего звена становится ми нимальным, что не соответствует, в обцем случае, щ авильной настройке. Следовательно, дли того, чтобы коэффициент передачи корректирующего звена был устойчиво постоянным во время всего переходного процесса необходимо , чтобы сигнал на выходе второго дифференциатора был цЬстоян ным, а сигнал на выходе сумматора Линейно растущим, что не соответствует форме входного сигнаЛа. Таки образом, осуществление подстройки в известном устройстве происходит с ошибкой . Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшейия динамической погрешности измерения скачкообразно меняющихся температур в широком диапазоне изменения постоянной времени термодат чика . Это достигается тем, что в устройство введены блок деления, блок памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика, электронный ключ с логической схемой управления и умножитель, выход которого соединен с i3TOE 3M входе сумматора, причем входы умножителя соединены с выходами дифференцирующего усилителя и блока деления, один вход блока де ления соединен с выходом дифференци руйщегоусилителя через последовател но включенные выпрямитель и блок памяти пикового значения производной ейгнлл1 с тёрмодатчйка, второй вход блока деления соединен с выходом cy Флaтopa, а выход выпрямителя через логическую схему управления соединен с третьим входом блока деления и с управляющим электродом электронного ключа, соединенного с входом сброса блока памяти пикового значения произ водной сигнала с термодатчика. Достигаемый в описываемом устройстве Положительный эффект обусловлен тем, что информация о пиковом значении производной сигнала с термодатчика позволяет осуществить адаптивную коррекцию его динамической погрешности , Блок-схема устройства для измере ния скачкообразно меняющихся, температур представлена на чертеже. Устройство содержит последователь но включенные термодатчик 1, усилитель 2, дилференцирунзщий усилитель 3, а мкже сумматор 4, вход которого соединен с выходом усилителя 2, выход сумматора 4 подключен к первому входу блока деления 5, вход блока деления через выпрямитель б и блок. памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика 7 подключен к дифференцирующему усилителю 3. Выход умножителя 8 соединен с вторым входом сумматора 4, а входы умножителя 8 соединены с выходом дифференцирующего усилителя 3 и выходом блока деления 5. Выход выпрямйтел.я б через логическую схему управления 9 соединен с третьим входом блока деления 5 и с управляющим электродом электронного ключа 10, который соединен с входом сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика 7 . Устройство работает следующим образом .. Сигнал с выхода термодатчика 1 после усиления усилителем 2 поступает на дифференцирующий усилитель 3, а после дифференЦиру-ющего усилителя 3 на умножитель 8. Выходные напряжения усилителя 2 и умножителя 8 суммг эуются на сумматоре 4, в результате чего на выходе устройства оказывается напряжение, равное сумме сигналов. Пропорциональных напряжению на выходе термодатчика 1 и умножители 8. . Когда температура контролируемого объекта изменится скачком, напряжение на выходе выпрямителя б, включенного последовательно с дифференцирующим усилителем 3, резко изменится, что приведет к формированию импульса в логической схеме управления 9. Передний фронт импульса, сформированный в Логической схеме управления 9, ра- зомкнет электронный ключ 10, подключенный к входу сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термоДатчика 7 и подготовит блок деления 5 к работе. С этого момента начинается процесс настройки.постоянной времени корректирующего контура под постоянную времени термодатчика. Если передаточная функция термоДатчика 1 описывается как инерционное звено первого порядка, то напряжение На выходе усилителя 2 имеет вид: U --kT°{1-E-t/Er)где-. ,-К2., К - коэффициент усиления усилителя 2; Kj- коэффициент передачи термо. датчика 1, температура контролируемогр объекта , Т(, - постоянная времени термодат чика 1; t - текущее значение времени. Напряжение с выхода усилителя 2 поступает на дифференцирующий усилитель 3, После чего имеем: и.--КТ°ч: g-t/Tq, В блоке памяти пикового значения производного сигнала с термодатчика 7 запоминается сигнал: и,, :р-( На выходе блока деления 5 имеемi ,,.вых.1 Напряжение с блока деления 5 поступает на умножитель 8, где оно пере множается с выходным напряжением дифференцирующего усилителя 3: о.--и,и. На сумматоре 4 получается напряжение, равное сумме сигналов, пропорциональных напряжению на выходе усилителя 2 и умножителя 8: откуда следует: и,--КГ Таким образом,, в выходном сигнале отсутствует динамическая ошибка, обу ловленная инерционностью термодатчика. , По окончании изменения напряжения на выходе термодатчика 1 напряжение на выходе выпрямит/еля 6 станет близким к нулю, В этом случае в логической схеме управления 9 сформируется Задний jJ)poHT импульса, который установит исходное напряжение блока деле ния 5 равное нулю и замкнет электрон ный ключ 10 и тем самым осуществит установку нуля в блоке памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика 7. Таким образом, в статическом режиме сигнал с вь1хода умножителя, поступающий на су Ф5атор, равен нулю так как ни умножителе перемножаются сигналы с дифференцирующего усилителя и с блока деления, который равен нулю JB статическом режиме, тем самым обеспечивается высокая статическая точность. Использование описываемого устройства для измерения скачкообразно меня1сп1ихся температур по сравнению с существукишми устройствами позволяет практически безынерционно измерять скачкообразно меняющуюся температуру при изменении постоянной времени термодатчика в широких пределах.. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее последовательно включенные термодатчик, усилитель, диф- ференцирукщий усилитель, а также выпрямитель и сукматор, первый вход которого соединен с выходом усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок деления, блок памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика, электронный Ключ с логической схемой управления и умножитель, выход «соторого соединен с вторым входом сумвлатора, причем входы умножителя соединены с выходами дифференцирующего уёилителя и блока деления, один вход блока деления Соединен с выходом дифференцирующего усилителя через последовательно включенные выпрямитель tt блок памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика, второй вход блока деления соединен с выходом сумматс а, а выход выпрямителя через логическую схему управления соединен с третьим входом блока деления и с управляющим электроде электройного ключа, соединенного с входом сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 523306, кл. Gk 01 К 7/14, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 528460, кл. а 01 К 7/14, 1975. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2488573/18-10, кл. О 01 К 7/14, от 23.09.77 (прототип) .