Устройство для измерения нестацио-НАРНыХ ТЕМпЕРАТуР Советский патент 1981 года по МПК G01K7/14 

1

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в устройствах для нестационарного измерения температур.

Известно устройство для измерения тех нестационарных температур, в котором имеются блоки, осуществляющие коррекцию выходного сигнала термодатчика в режиме регулярного теплового процесса 1 .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения вследствие того, что при работе с термодатчиками, имеющими частотный выходной сигнал, требуется предварительно преобразоват) частоту в напряжение. Введение дополнительного преобразователя усложняет устройство, увеличивает его основную погрещность .и поэтому .снижает точность измерения температуры.

Наиболее блнзкнм по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому янляется устройство для

измерения нестационарных температур, содержащее частотный термодатчик, две схем И, генератор опорной частоты соединеиный со счетным триггером, одиночный н нулевой выходы которого подключены к первым входам схемь Hj, причем выходы этих схем раздельно соединены со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, выход которого подключен к блоку цифровой индикации, и формирователь импульсов сброса, включенный между нулевым выходом триггера и установочным входом реверсивного счетчика 2.

Недостатком известного устройства. является низкая точность измерения нестационарных температур, обусловленная инерционностью применяемого частотного термодатчика, которая не может быть учтена применяемой измерительной схемой.

Цель изобретения - повышение точности измерения нестационарных температур. Поставленная цель достигается тем что в устройство введены делитель частоты с управляемым коэффициентом деления и сумматор, причем один вход сумматора подключен к выходу частотного термодатчика непосредственно, другой - через введенный делитель частоты, а выход сумматора соединен ,со вторым входом одной из схем И. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения нестационарных- температур. Устройство содержит частотный термодатчик 1, даритель 2 частоты с управляемым коэффициентом деления, сумматор 3, две схемы И 4 и 5, генератор 6 опорной частоты, счетный три гер 7, формиройатеАь 8 импульса сброса реверсивный счетчик 9 и блок 10 цифровой индикации. Устройство работает следующим образом. Выходной сигнал термодатчика 1 по ступает на первый вход схемы И 5, а также входы сумматора 3 и делителя 2 частоты, коэффициент деления которого выбирается равным отношению л « -Жпоказатель тепловой инерции термодатчика; At - времянной интервал. На вторые входы схем 4 и 5 по- переменно поступают сигналы с единич ного и нулевого выходов счетного триг гера 7, который, срабатывает от импул сов генератора 6 опорной частоты f . На выходах схем 4 и 5 образуются серии импульсов выходного сигнала термодатчика, количество которых в ,каждой серии равно C-tUt Fit) где F(t) - выходная частота термодатчика. Цикл измерения температуры состои из двух рабочих тактов. В стационарном режиме, до момента воздействия на термодатчик 1 температурного скач ка, на вход реверсивного счетчика 9 4epete схемы И 4 и 5 поступают серии импульсов, причем на вход сложения счетчика 9 за время ut поступит N. импульсов ), (2) где FQ - выходная частота термодатчика 1 до воздействия на него температурного скачка. На вычитающий вход счетчика 9 во втором такте измерения поступит N5 импульсов, где N.i FoA-t В реверсивном счетчике 9 происходит процесс вычитания импульсов, в результате чего в блоке 10 цифровой индикации высвечивается цифра дМ, пропорциональная измеряемому значению стационарной температуры /iN-N,-N.,--Fo- .(4) При воздействии на термодатчик 1 некоторого скачка нарастающей температуры, выходная частота F(t) термо- . датчика изменяется по закону нарастающей экспоненты кЫ-.р дРИ-е ), (5) где ДР - приращение выходной частоты термодатчика, вызванное воздействием температурного скачка. Очевидно, после окончания переходного процесса значение выходной частоты термодатчика 1 будет равно --FO- P В период регуляторного теплового режима за промежуток времени At на вход схемы 4 поступит N импульсов, количество которых определяется зависимостьюНзЧРо -А)А-Ь( -i), (7) где л - приращение частоты термодатчика 1.за время At. Разность импульсов А N , зафиксированная реверсивным счетчиком 9 за два такта измерения температуры при этом равна AN--M,,-N,j 4Fo-b)Ai: (1), Коэффициент пропорциональности пределяется параметрами измерителього устройствя и значением показателя тепловой инерции С термодатчика

1, так как

. 1

К

а также учитывается в счетчике 9 путем умножения результата счета на число, пропорциональное значению К/д-ЬДля возможности работы устройства с частотным термодатчиком различной инерционности коэффициента деления К делителя 2 частоты необходимо изменять прямопропорционально значению f корректируемого термодатчика.

Следовательно, уже за время реверсивный счетчик 9 подсчитывает количество импульсов д.М , пропорциональное значению f выходной частоты термодатчика I, которое в свою очередь пропорционально значению температуры скачка, воздействовавшего на термодатчик 1. Результат счета высвечивается в блоке 10 цифровой индикации, Сброс показаний счетчика 9 в Нуль осуществляется импульсом формирователя 8, который срабатывает от заднего фронта импульса, поступающего с нулевого входа счетного триггера 7. Таким, образом, значение F;| выходной частоты термодатчика, соответству ющее новому установившемуся значению температуры)образуется в устройстве за время 2 ut, значительно меньшее значения Т частотного термодатчика. Известно, что экспоненциальный переходной процесс можно считать закончившимся с погрешностью 1% за время, равное 4,6t. В предлагаемом устройстве время измерения температуры равно 2 . Если значение коэффициента деления. К делителя 2 в устройстве выбрать равным, например , то сокращение времени установления переходного процесса в данном случае составляет4, б Т 2,ЗК 2,3 раз 2 at

Следовательно, предлагаемое устройство позволяет существенно (не менее, чем на два порядка) сократить время измерения температуры нестационарного теплового процесса и повысить тем самьм точность измерения нестационарных температур.

ЮФормула изобретения

Устройство для измерения нестационарных температуру содержащее частотный термодатчик, две схемы И, генератор опорной частоты, оединенный со счетным триггером, .единичный и н улевой выходы которого подключены к первым входам схем И, причем выходы этих схем раздельно соединены со входами сложения и вычитания., реверсивного счетчика импульсов, выход которого подключён к блоку цифровой индикации, и формирователь импульса сброса, включенный между нулевым выходом триггера и установочным входом реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены делитель частоты с управляемым коэффициентом деления и сумматор, причем один вход сумматора подключен к выходу частотного термодатчика непосредственно, другой-через введенный делитель частоты, а выход сумматора соединен со вторым входом одной из схем И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 517812, кл. G 01 К 7/14, 1974. 2.Голенбо В.А. и др, Пьезокварцевые аналого-цифровые преобразователи температуры. Львов, Вища школ; 977, с.39-41 (прототип).