Устройство для измерения температуры Советский патент 1982 года по МПК G01K7/02 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры с автоматической проверкой первичного преобразователя на месте эксплуатации.

Известно устройство, содержащее те{ моэлектрический термометр, измерительный прибор, калибратор с реперным материалсм, источнтж питания калибратора l .

Недостатком его является невозможность определения дрейфа градуировочной характеристики термоэлектрического термометра на объекте эксплуатации.

Известно также устройство, содержащее температурный датчик, показывающий прибор, в котором предусмотрена автоматическая градуировка.

В этом устройстве первичный преобразователь температуры содержит встроенный калибратор, выполненный в виде некоторого количества материа1ла с извест ной температурой .плавления. В момент фазового перехода материала калибратора

показывающий прибор фиксирует площадку с постоянной температурой, по которбй можно судить о погрещности всей измерительной системы 2 .

Это устройство позволяет прове-сти проверку первичного преобразователя на месте эксплуатации, однако коррекция погрешности требует участия оператора.

Так как скорость движения диаграммы измерительного прибора при контроле технологических процессов обычно невелика (I или о,03°/мин), то для получения на диаграмме четко различимой площадки необходимо, чтобы время фазового 5 перехода материала калибратора составляло несколько минут. Это увеличивает массу калибратора и ухудщает динамические характеристики первичного преобразователя температуры.

20

Кроме того, погрешность записи обыч-но в 2 раза больше погрешности измерения, что ограничивает точность проверки. В том случае, когда измерительный прибор не имеет регистрирующего устройства, необходимо постоянное присутствие оператора для фиксации кратковременной осцановки стршки прибора во время калибрования. Устройство не может быть применено, когда непре$я 1вная индикация температуры отсутствует, например в системах цен рализованного контроля на основе аналого цифровых преобразователей, когда регистратор фиксирует только те значения температур, KOTopfcie отличаются от.номиналь ных на величину, превышающую поле до пуска процесса. Известно также устройство для измерения температуры, содержащее измерительный прибор, термоэлектрический термометр и блок коррекции погрешности, выходы которьтх подключены к входам сумматора, калибратор, снабженный нагревателем, источник питания нагревателя, блок управления, блок сравнения, источник стандартного сигнала и коммутатор. К входам коммутатора подсоединены выходы блока управления и сумматора, а выходы, коммутатора вклкнены на вход измерительного npvi6opa и блока сра нения, подключенного вторым входом к в ходу источника стандартного сигнала и выходом - к входу блока коррекции, причем выход термоэлектрического термометра соединен также с входом блока управлешш, второй выход которого соеди нен с управляющим входом источника питания нагревателя калибратора з Это устройство обеспечивает не только поверку первичного преобразователя на месте эксплуатации, но и автоматическую коррекцию погрешности, что увелгиивает точность измерения. Однако, структура предполагает выполнение блока коррекции как источника аналогового сигнала, например, в виде моста с управляемым с помощью привода резистором в одном из плеч. Это сужает область использования устройства, так ка не позволяет повысить его быстродействие и использовать в многоканальных сис темах. Наличие управляемого привода на исполнительном микродвигателе снижает также надежность этого устройства. Наиболее близким по технической сущности к данному техническому решению является устройство для измерения темпе ратуры, содержащее термоэлектрический термометр и блок коррекции, выходы которых подключены к сумматору, калибратор с нагревателем, подключенный к термоэлектрическому термометру, выход ко- 0 ,4 торого соединен с входом блока управления, источник стандартного-сигнала, блок управления, один выход которого соединен с нагревателем калибратора, другой с коммутатором, выход сумматора соединен с коммутатором. Устройство содержит также компенсатор постоянного тока, входы которого соединены с коммутатором и управляющим выходом блока управления, а выход подключен к блоку коррекции, причем источник стандартного сигнала соединен с коммутатором . Блок коррекции в этом устройстве выполнен в -виде моста, питаемого от стаб; лизированного источника напряжения, в одном из плеч моста имеется реохорд с управляемым приводом. В процессе калибрования изменение выходного сигнала блока коррекции достигается подачей напряжения на обмотку управления привода с выхода компенсатора ff Однако такая жесткая ориентация устройства на аналоговые устройства ограничивает . область его применения и является его недостатком. Кроме того, на основе этого устройства трудно построить многоканальную систему, так как быстродействие автоматического компенсатора и аналогового блока коррекции в значительной степени ограничено. Время процесса калибрования будет большим не только из-за недостаточного быстродействия привода разбаланса моста, но и из-за работы системы коррекции погрешности в колебательном режиме, обычно для процесса уравновешивания в системах с электромеханическ№-/г приводом. Кроме того, класс точности аналогового компенсатора, который обычно значительно ниже чем у современных цифровых вольтметров, будет ограничивать точность измерения. Наличие подвижных эгвментов в устройстве снижает его надежность, увеличивает вес и габариты прибора. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области использования устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр со втвстроенным калибрато-. ром, подключенный одним из выходов ко входу сумматора, выход которого через коммутатор соединен с одним из входов измерительного прибора, источник стандартного сигнала, подключенный ко второму входу коммутатора, и блок управления. выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и измерительного прибора, а другой выход термометра соединен также с входом блока управления,введены цифрсь-аналоговый преобразо ватель, логический элемент И, счетчик, а. также генератор счетных импульсов и пороговый блок, подключенные ко входам логического элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, подключенного ко входу цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен со входом сумматора, причем выход измерительного прибора подключен к входу порогового блока, а выходы блока управления, подключенные к входам измерительног npvi6opa и коммутатора, соединены также . соответственно с управляющим входом счёт чика и вторым входом логического элемента И. На чертеже пр 1ведена блок-схема пред лагаемого устройства. Устройство содержит термоэлектричест кий термометр 1, снабженный встроенным калибратором; выход термоэлектрического термометра 1 подключен ко входу сумматора 2, с другим входом которого соединен выход цифро-аналогового преобразо- вателя 3, выход сумматора 2 через коммутатор 4 подключен ко входу измеритель кого прибора 5, ко второму входу коммутатора 4 подключен выход источника 6 стандартного сигнала соответствующего температуре фазового перехода калибратора термометра 1. Выход измерительного прибора 5 соединен со входом порогового блока 7, выход которого подключен к одному из входов логического элемента И 8, с другим входом которого сое динен выход генератора 9 счетных импуль сов. Выход элемента И 8 подключен к счетному входу счетчика 10, выход которого соединен со входом следящего цифро-аналогового преобразователя 3. Устройство содержит также блок 11 упра ления, ко входу которого подключен выход термоэлектрического термометра 1. Первый выход блока 11 управления подключен к управляющим входам измеритель ного прибора 5 и счетчика 10, второй вы ход блока управления 11 соединен с управляющим входом .коммутатора 4 и один из входов логического элемента И 8. Работа устройства осуществляется сле дующим образом. В режиме Калибрование в момент фа зового перехода материала калибратора температура рабочего спая термоэлектри- ческого термометра 1 остается в течении некоторого времени постоянной, что фиксируется схемой дифференциатора блока управления. При этом источник стандарт ного сигнала подключается встречно-последовательно с выходом сумматора 2 ко входу измерительного прибора 5. На счетчик 1О поступает команда сброса показаний. Выходной сигнал источника стандартной ЭДС для обеспечения постоянной полярности выхоцного аналого-цифрового преобразователя 3 подбирается меньше стандартной ЭДС термометра 1 при температуре фазового перехода калибратора на величину, превыщающую максимальное значе)гае погрешности термометра 1. Таким образом, выходной сигнал сумматора 2 всегда больще сигнала источника 6 стандартного сигнала, поэтому выходной сигнал измерительного прибора 5 больше нуля, что фиксируется пороговым блоком. На входы логического элемента И 8 поступает сигнал блока 11 управления и порогового блока 7, поэтому импульсы генератора 9 беспрепятственно проходят на вход счетчика 10. Заполнение декад счетчик 1О преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 3 в аналоговый сигнал, и разностный сигнал на входе измерительного прибора 5 начи - нает уменьшаться. Процесс продолжается до момента равенства выходного сигнала сумматора 2 сигналу источника стандарт ной ЭДС, о чем свидетельствует близость к О выходного нагфяжения измерительного прибора 5. Как только это напряжение становится меньше порога срабатывания порогового блока 7, прохождение импульсов генератора 9 на счетчик 1О через элемент 8 прекращается, и выходной сигнал цифро-аналогового преэбразователя 3 фиксируется. На этом процесс калибрования заканчивается. В режиме Измерение сигнал термоэлектрического термометра 1 суммируется с выходным сигналом цифро-аналогового преобразователя 3, чем достигается кор .рекция погрешности измерительного канала в точке калибрования. Устройство отличается от известных более широкой областью использования. В устройстве могут быть примен&ны любые измерительные приборы как аналоговые, так и цифровые. Высокое быстродействие блоков коррекции первичного преобразователя позволяет строить на основе предлагаемого устройства многоканальные системы. Возможность построения всех блоков устройства на интегральных эдементах позволяет изменить габариты н повысить надежность. Обеспечивается возможность примерять цифровые измерительные приборы, что повышает точность измерения по сра& нению с известными уст роист вами жестко Ьриентированныци на примене1ше аналогоЬых автоматических компенсаторов. Устройство может найти широкое применение в системах точного контроля температуры в составе комплексов АСУ ТГГ. Формула изоббре тения Устройство для измерения температуры содержащее термоэлектрический термсьметр со встроенным калибратором, подклю ченный одним из йыходов ко входу cyt.iматора, выход которого через коммутатор соединен с одним :з 1входов измерительно го прибора, источник стандартного сигнала подключенный ко второму входу коммутатора, и блок управления, выходы которо го соединены-; с управляющими входами коммугатора и измерительного прибора, а другой выход термометра соединен также с входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области использования устройства, в него введены цифро-анал оговый преобразователь, логический элемент И, счетчик, а также гене ратор счетных импульсов и пороговый блок, пoшcлючeнныe ко входам логическо го элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, подключенного ко входу цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен со входом сумматора, причем выход измерительного прибора подключен к входу порогового блока, а выходы блока управлетгя, подключенные к входам измерительного прибора и коммутатора, соединены также соответственно с управляющим входом счетчика и вторым входом логического э темента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 339806, кл. G, 01 К 7/О2, 1970. . 2.Патент США № 349931О, кл. G, 01 К 7/02, 1975. 3.Авторское свидетельство СССР № 569876, кл. q 01 К 7/02, 1976. 4. Авторское свидетельство СССР № 679818, кл. а О1 К 7/О2, 1977. (прототип).