Устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/16 

1

Изобретение относится к термометрии.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термочувствительный и образцовый резисторы, подключенные к одножильному бронированному кабелю, к которому подключены блок управления, генератор опорной частоты, счетчик и вентиль 1.

Однако в известном устройстве требуется проведение ряда промежуточных вычислений по специальным формулам, что снижает достоверность полученного результата и точность измерения температуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее термочувствительный и образцовый резисторы, одни выводы которых через диоды подключены к генератору импульсов тока, а другие выводы - к броне, кабеля, к которой подсоединены одним из выводов блок управления, генератор импульсов тока, генератор опорной частоты, интегратор, вентиль и счетчик 2.

Однако и в этом устройстве такие параметры как ток, масштабные коэффициенты интегратора и преобразователя напряжения в длительность импульса, длительность импульсов тока и частота опорного генератора в значительной степени зависят от температуры окружающей среды и времени , что существенно снижает точность измерения .

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.

С этой целью в устройство введены ключ, нуль-орган, распределитель импупьсов, подсоединенные к броне кабеля, и калибровочный резистор, включенный в рассечку между генератором импульсов тока и диодами, причем один вывод калибровочного резистора подсоединен к ключу, выход которого соединен со входом нуль-органа через интегратор, подсоединенного ко входам вентиля и распределителя импульсов, подключенного одним выходом ко входу генератора импульсов тока, а другим - к управляющему входу ключа, при этом ко второму и третьему входам распределителя импульсов подключен счетчик, подсоединенный также ко входу вентиля, к третьему входу которого подключен генератор опорной частоты, причем выход блока управления подсоединен ко второму входу интегратора, к третьему входу которого подключен второй .вывод калибровочного резистора. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов тока, одножильный бронированный кабель, диоды 3 и 4, термочувствительный и Образцовый резисторы 5 и 6, калибровочный резистор 7, ключ 8, интегратор & с дифференциаль ным входом, нуль-орган 10, вентиль 11, генератор 12 опорной частоты, блок 13 управления, распределитель импульсов, счетчик 15. Устройство работает следующим образом.. В момент to блок управления вырабатывает импульс управления, который фронтом устанавливает на нуль счетчи и интегратор, а срезом в момент t открывает вентиль 11, разрешая этим поступление в счетчик 15 импульсов с генератора 12 опорной частоты., и устанавливает в состояние 1 распредели тель 14 импульсов, который, находясь в этом состоянии, управляющим сиг налом запускает генератор 1 кмпульсов тока, который вгырабатывает импульс тока положительной полярности. При этом ключ 8 находится в положении, показанном на схе ме. Ток положительной полярности амп литудой 1 проходит через стабильный калибровочный резистор 7, кабель 2, диод 3 и термочувствительный резистор 5, при этом на вход интегратора поступает напряжение и 1СК.+к с+Кг+Кх, (1) где RC - сопротивление стабильного калибровочного резистора 7 - сопротивление кабеля; R% - прямое сопротивление диода Ry - сопротивление термочувстви тельного резистора при тем пературе О С. Через интервал времени Т tj - t, f-. (2) где N емкость счетчика; f - частота генератора 12, в момент tj происходит переполнение счетчика 15 и сигнал переполнения с выхода счетчика, поступив на вход распределителя импульсов 14, переключает его в состояние II. При этом сигнал с выходов распределителя импульсов переключает генератор импул сов тока, который выработает импуль тока отрицательной полярности, прич той же амплитуды, что и импульс положительной полярности. Ток отрицательной полярности проходит через р зистор 7, кабель 2, диод 4 и образц вый резистор б. Напряжение U входе интегратора 9 равно Ui -ICRc+R +Rn+R (3 где R о сопротивление образцового резистора, равное R при с°с. Через интервал времени Т в момент tj происходит очередное переполнение счетчика 15 и сигнал переполнения переключает распределитель 14 импульсов в состояние Jf. При этом сигнал управления с выхода распределителя импульсов переводит ключ 8 во второе положение, генератор же импульсов тока не изменяет своего состояния. При этом на дифференциальный вход интегратора подается напряжение U™, равное из .И) Так как интегрировались напряжения разной полярности, напряжение на выходе интегратора в какой-то момент достигнет нулевого уровня Udt+K Г Г U3dt K{UiT4{;/rf .; к 1ск - 1 к+Кэ х T-iCR j+R Ra+ r-IReTx KI TCR,,-R) (5) T(RV-RO) т., RC , (6) X 0 X , где К - масштабный коэффициент интегратора 9; Tjf - интервал времени от tj до в момент достижения выходным напряжением интегратора нулевого уровня срабатывает нуль-орган. Сигнал с выхода нуль-органа своим передним фронтом закрывает вентиль 11, запрещая дальнейшее поступление импульсов с генератора 12 опорной частоты и переключает распределитель импульсов, в состояние 1У. При этом ток на выходе генератора 1 равен нулю. За интервал Ту. в счетчик 15 поступает число импульсов NJ. , равное Ny Tyf(7) Так как сопротивление термочувствительного резистора 5 зависит от температуры S (1 -dl0)Ro, где d/- температурный коэффициент сопротивления термочувствительного резистора, то, подставив это выражение в формулу С6) Toffeo , т -Re Tot3Ro f rNC.& Поскольку N, /, и Re имеют заранее заданные, неизмененные во времени и не зависящие от изменения температуры окружающей среды значения, то подбором соответствующего значения сопротивления резистора 6 получим равенство , Ь.Г .з i(12) Соответственно число импульсов N на входесчетчика NJC 9 (13) а код на его выходе соответствует значению температуры. Таким образом, в предлагаемом устройстве устраняется не только влияние изменения сопротивления кабеля, но и влияние изменений амплитуды тока, вырабатываемого интегратором импульсов тока, а также масштабного коэффициента генератора, частоты опорного генератора и длительности импульсов тока на точность измерения. MacjuTa6 преобразования определяется только из выбора соответствующего Значения стабильного ксшнбровочного резистора 1, который можно составить из нескольких резисторов и нужный мастаб устанавливать переключателем. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее паргиллельно соединен ные термочувствительный и образцовый резисторы, одни выводы которых через диоды подключены к генератору импульсов тока, а другие выводы - к броне кабеля, к которой подсоединены одним из выводов блок управления, генератор импульсов тока, генератор опорной частоты, интегратор, вентиль и счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены ключ нуль-орган , распределитель импульсов, подсоединенные к броне кабеля, и калибровочный резистор, включенный в рассечку между генератором импульсов тока и диодами, причем один вывод калибро.вочного резистора подсоединен к ключу, выход которого соединен со входом нуль-органа через интегратор, подсоединенного к6 входам вентиля и распределителя импульсов, подключенного одним выходом ко входу генератора импульсов тока, а другим - к управляющему входу ключа, при этом ко второму и третьему входам распределителя импульсов подключен счетчик,подсоединенный также ко входу вентиля , к третьему входу которого подключен генератор частоты, причем выход блока управления подсоединен ко второму входу интегратора, к.третьему входу которого подключен второй вывод калибровочного резистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 327456, кл. G 05 23/24, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 615367, кл. G 01 К 7/16, 1978 ( прототип) ..