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

Изобретение относится к термометрии. Известно устройство для измерения температуры, содержащее измерительньй блок, соединительный кабель, генератор импульсов тока, счетчик 1. Однако известное устройство не обеспечивает требуемой точности изме рения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения те пературы, содержащее измерительный блок, подключенный одножильным брони рованным кабелем к выходу генератора импульсов тока, к входу интегратора и к входу блока управления, выходы которого подключены ко входам генератора импульсов тока, счетчика и преобразователя напряжения в длитель ность импульса, подключенного выходо ко второму входу блока управления и входу вентиля, второй вход которого соединен с выходом генератора опорно частоты, а выход вентиля подключен ко входу счетчика , Однако и это устройство не облада ет требуемой точностью измерения изза погрешности,вносимой естественными электрическими полями. Цель изобретения - повышение точности измерения. С этой целью в устройство введены ключ, конденсатор и два усилителя, входы кото1 лх подсоединены к выходу интегратора, а общая точка соединения ключа и усилителя подключена ко второму входу интегратора и конденсатору, присоединенному к броне кабеля, причем управляющий вход ключа подключен к выходу блока управления, подключенного вторым входом к выходу преобразователя напряжения в длительность импульса, при этом выход ключа подсоединен ко входу другого усилителя, а выход первого усилителя подключен ко второму входу преобразователя напряжения в длительность импульса. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы напряжений и токов . Устройство содержит генератор 1 импульсов тока, одножильный бронированный кабель 2,измерительный блок 3, интегратор 4, блок 5 управления, преобразователь б напряжения в длительность импульсу, -вентиль 7, генератор 8 опорной частоты, счетчик 9, (инвертирующий усилитель 10, ключ 11, усилитель 12, конденсатор 13, источник 14 ЭДС, имитирующий действие помехи естественного электрического по ля. Устройство работает следующим образом. В начальный момент, когда ключ 11 замкнут, усилитель 10 и интегратор 4 охвачены глубокой отрицательной обратной связью и образуют повторитель напряжения с коэффициентом передачи Кд, равным .2 ,ii,i (1) где К - коэффициент передачи интегратора 4 ; Kg - коэффициент передачи усилителя 10. Так как коэффициенты передачи К и больше единицы, считать, что К I. На входе интегратора 4 присутству ет лишь ЭДС помехи естественного эле 1стрич:еского поля,так как при входном сопротивлении интегратора, намного большим суммарного сопротивления кавеяя и термочувствительного резистор (входящего в состав измерительного блока 3), падениями напряжения на них можно пренебречь. При этом напря жение на конденсаторе 13, подключенном к выходу повторителя, равно Кг Е, bV Е где Е я ЭДС помехи естественного эогеектрического (или электростатического) поля. Напряжение на выходе уси литгеля 12 равно (3) Uv (Ug - Uc) К: где 1 - напряжение на выходе интегр тора; К, - коэффициент передачи усилителя 12. В момент времени t блок 5 управл ния вырабатывает импульс управления (фиг. 2а), под действием которого ра мыкается ключ 11 и запускается генер тор 1 импульсов тока, который формирует прямоугольный Двухполярный импульс тока (фиг. 26) амплитудой 1 и длительностью 2t. Напряжение на выходе интегратора (фиг. 2г) в момен ц скачком принимает значение из Uc t) а на выходе усилителя 12 (фиг. 2д) Ua Шз - ис)Кз О (5) Положительный импульс тока длител ностью 1 проходит через кабель 2 и цепь выпрямления, содержащую термочувствительный резистор, при этом на входе интегратора 4 образуется прямо угольный импульс напряжения (фиг. 2в) и I()+En-Uc I(R«f+Re) f (6) где R(c - сопротивление кабеля, Не - сопротивление термочувствительного резистора при температуре б . Отрицательный импульс тока длител ностью Т, проходит через кабель 2 и цепь выпрямления, содержащую образцовый резистор, образуя при этом на входе интегратора 4 прямоугольный импульс напряжения -l()- -E7rUc -I(() , 7) где R р- сопротивление образцового резистора, равное Ня при . .В момент tij окончания отрицательного импульса тока блок 5 управления вырабатывает импульс управления (фиг. 2е) , который фронтом устанавливает на нуль счетчик 9, а срезом в момент t запускает преобразователь напряжения в длительность б. Преобразователь 6 формирует импульс (фиг. 2ж), открывающий вентиль 7. Дпительность этого импульса Т равнаТ Ку- Оу где Кц - масштабный коэффициент преобразователя 6. За время Т с генератора 8 опорной частоты через открытый вентиль 7 на вход счетчика 9 поступит N импульсов N T-.f K jt-f-U, (9) где f - частота генератора 8. Так как сопротивление термочувствительного резистора зависит от температуры 0 Rg RO (1 +dLQ) , (10) где oL- температурный коэффициент сопротивления термочувствительного резистора, а напряжение и на выходе усилителя в момент t. ) ,,u,,,dt)- u,-. (()(),(iiI где K - масштабный коэффициент интегратора. Подставив Rg яз формулы (10) в (11-) , получаем Кз K Otroi RgG . (12) При этом число импульсов, поступивих на вход счетчика, равно N-t y-f-Uy--(C jf-kjK atoi-R j9. При выборе KyfKjK Jto; RO 1, (14) N (15) и код на выходе счетчика соответствует значению преооразуемой температуры. В момент t окончания импульса Т преобразователя 6 блок 5 управления прекращает вырабатывать импульс управления (фиг. 2а). Ключ 11 замыкается и схема возвращается в исходное состояние. С приходом очередного импульса с блока 5 управления процесс повторяется.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе температуры в ход устраняется не только влияние на точность преобразования сопротивления линии связи, но также и влияние постоянной составляющей напряжения помехи, вызванной, наличием стационарных естественных электрических полей, что особенно важно для преобразователей глубинных napaMeiv B необсаженных скважин, где особенно велика ЭДС естествен н ой пол яри 3 ации.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее измерительный блок, подключенный одножильным бронированным кабелем к выходу генератора импульсов тока, к входу интегратора и входу блока управления, выходы которого подключены ко входам генератора импульсов тока, счетчика и преобразователя напряжения в длительность импульса, подключенного выходом ко второму входу блока управления и входу вентиля, второй вхор которого

соединен с выходом генератора опорной час :тоты, а выход вентиля подключен ко входу счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены ключ, конденсатор и два усилителя, входы которых подсоединены к выходу интегратора, а общая точка соединения ключа и усилителя подключена ко второму входу интегратора и конденсатору, подсоединенному к

0 броне кабеля, причем управляющий вход ключа подключен к выходу блока управления, подключенного вторым входом к выходу преобразователя напряжения в длительность импульса,

5 при этом выход ключа подсоединен ко входу другого усилителя, а выход первого усилителя подключен ко второму входу преобразователя напряжения в длительность импульса.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 236061, кл. G 01 К 7/20,25.12.67.

2.Авторское свидетельство СССР № 615367, кл. G 01 К 7/16,29.04.76

5 (прототип).

tif

/

Vg

X