Устройство для измерения разности температур Советский патент 1982 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к температурным измерениям и предназначено для точного измерения разности температур приборами следящего уравновешивания в комплекте с нелинейными термометрами сопротивления.

Известно устройство для измерения разности температур, содержащее два термопреобразователя сопротивления, потенциальные выводы которых подключены к входам одного блока преобразования, включающего в себя запокинакицие конденсаторы и управляемые ключи, второйблок преобразования, реохорд, генератор, усилитель переменного тока, фазочувствительный усилитель, двигатель связанный с движком реохорда, источник напряжения t Недостатком устройства является наличие значительной погрешности из.мерения разности температур при использовании термопресбразователей сопротивления с нелинейной характеристикой преобразования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является .устройство для измерения разности температур, содержащее источник постояннсго напряжения, к выходу которого подключены последовательно соединенные компенсационный резистор и два термопреобразователя сопротивления, первый блок преобразования, входы которого соединены с потенциальными выводами компенсационного резистора и первого термопреобразователя сопротивления, второй блок преобразования, входы которого сое10динены со вторым термопреобразователем сопротивления и резистором обратной связи, первый усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходами первого и второго

15 блока преобразования,а выходы через фазочувствительный усилитель соединены с резистором обратной связи, третий блок преобразования, входы которого соединены с потенциальными

20 выводс1ми термопреобразователей сопротивления, второй усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходным зажимом третьего блока преобразования, а выход через второй фазочувствительный усилитель

25 соединен с двигателем, механически связанным с движком реохорда токовый вывод которого соединен с земляной шиной, а потенциальные выводы и движок реохорда соединены со вхо30дамй четвертого блока преобразования выходной зажим которого соединен с земляной шиной, генератор, выходы которого соединены с управляющими входами блоков преобразования, каждый из которых включает в себя запоминающие конденсаторы и ключи 2 Недостатком известного устройства является значительная погрешность измерения разности температуры термопреобразователями сопротивления, параметры которых (RQ , личаются от номинальных значений. Целью изобретения является повыше ние точности измерения разности тем ператур. Поставленная цель достигается тем что в устройство, введены два дополнительных блока преобразования и два переменных резистора потенциальные выводы которых соответственно соедииены с входами дополнительных блоков преобразования, причем первый переменный резистор включен между вторым терлопреобразователем сопротивления и реохордом, второй переменный резис тор включен между резистором обратно связи и точкой соединения первого пе ременного резистора и реохорда, выхо первого дополнительного блока преобр зований соединен последовательно с выходами третьего блока преобразования, выходные зажимы второго дополни тельного блока преобразования соеди нены соответственно с входами второго усилителя и четвертого блока преобразования , а управляющие входы дополнительных блоков преобразования соединены с генератором. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока преобразования. Устройство содержит последовательно соединенные два платиновых термрпреобразователя 1 и 2 сопротивленйя, включенные четырехпроводной линией связи, компенсационный резистор 3, первый переменный резистор 4, шкала которого проградуирована в отклонениях обоих термопреобразователе 1 и 2, реохорд 5, соответственно первый, второй, третий и четвертый блоки 6-9 преобразования,два дополнительных блока 10 и 11 преобразования, второй переменный резистор 12 с шкалой проградуированной в отклонениях параметров термопреобразователей 1 и 2,резистор 13 обратной связи, первый усилитель 14 переменного тока,первый фазочувствительный усилитель 15, двигатель 16, вал которого механической связью 17 сое- динен с движком реохорда 5, второй усилитель 18 переменного тока, второй фазочувствительный усилитель 19, источник 20 напряжения, генератор 21 Каждый блок 6-11 преобразования содержит (фиг. 2) четыре пары управ ляемых ключей 22-29. Между общими точками ключей включены запоминающие конденсато{ 1 30 и 31. Входные сигналы подаются на свободные выводы ключей 22 и 24, 26 и 28. Выводы ключей 25 и 29 соединены между собой, а выводы ключей 23 и 27 служат выходом блока преобразования управляющие входы ключей 22 и 24, 26 и 28 подключены к одному выходу генератора 21, а управляющие входы ключей 23 и 25, 27 и 9 - к другому выходу генератора 21. Блок преобразования работает в два такта. В первый полупериод на- пряжения генератора 21 ключи 22 к 24,26 и 28 открыты, а ключи 23 и 25,27 и 29 - разомкнуты. КонденcaTupfetJO и 31 заряжаются до величин входных напряжений, подключенных к входам преобразования. Во второй полупериод напряжения генератора 21 ключи 22 и 24, 26 и 28 f размыкаются, а ключи 23 и 25, 27 и 29 открываются и к выходу блока преобразования подключается разность напряжений, дЬ которых были заряжены конденсаторы 30 и 31 и в первом такте. Выходные напряжения блоков преобразования соответственно равны: блока 8 Ug HRi-Ri); CD блока 10 ,) W) блока 11 Цг-С1%-1 4; W. блока 9 и, Wt-iK)av-i)R5i И . где 1 - ток источника 20 напряжения; выходной ток фазочувствительного усилителя; 1, i(R + Ri)-K; К - коэффициент пропорциональ ности; ViVifVi - относительные перемещения движков соответственно переменных резисторов 4, 12 и реохорда 5. На вход усилителя 18 поочередно со сдвигом на полпериода подаются прямоугольные импульсы с амплитудами, соответственно равными суммам и IJ,+UQ. Переменная составляющая входного сигнала усилителя, равная разности амплитуд этих импульсов усиливается усилителями 18и 19 и подается на делитель 16, вал кото)ого начинает вращать двииок реохорда 5 в определенную сторону до тех пор,пока переменная составляющая напряжения на входе усилителя 18 не станет равной нулю, т.е. 8 + Ч,. из выражения (5) с учетом выражений (1)-(4) можно получить уравнение шкалы устройства ,-HR.) V2X,-lb / Т1К4К +К)-К(2У, -1). (б) Таким образом, устройство позволяет получить линейную шкалу прибора при нелинейной характеристике термопреобразователей (в знаменате ле выражения (6) имеется корректирующий член/ пропорциональный сумме абсолютных температурв точках размещения термометров R. и Rj) и вруч ную скорректировать систематические отклонения параметров термометров RP и /Rp от номинальных значений путем установки положения движков переменных резисторов 4 и 12 на отметки шкалы по результатам расчет . .А2Л1,« где (f. - относительные величины, .выставляемые по шкалам резисторов 4 и 12; смr ai AiЛг яеУ1С1втлтепъные относи. тельные отклонения, взя тые со своим знаком, соответственно RQ и отношения R OO/RO термомет ров 1 и 2. Максимальная погрешность измерения разности температур, вызванная максимальными отклонениями параметг ров платиновых термометров второго класса, для диапазонов измерения iSO С соответственно составляет ±10,09% и 1,25%. Введение коррекции отклонений параметров используемых термометров в схему устройства позволяет уменьшить эту составляю1цую погрешность до 0,14%. Применение предлагаемого устройст ва обеспечивает высокую точность из мереная температур комплектом, состоящим из датчиков и устройства, за счет исключения систематических отклонений параметров термометров сопротивления , высокую точность и чувствительность измерения благодаря применению компенсационного способа измерения, а также исключает влияние сопротивления линии с;вязи на точност измерения. Формула изобретения -Устройство для измере1€ия разност температур/ содержащее источник постоянного напряжения/ к выходу которо го подключены последовательно соединенные компенсационный резистор и два термопреобразователя сопротивления, первый блок преобразования,входы которого соединены с потенциальными выводами компенсационного резистора и первого .термопреобразователя сопротивления , второй блок преобразования, входы которого соединены с вторым термопреобразователем сопротивления и резистором обратной связи, первый усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходё от первого и второго блоков преобразования, а выход через фазочувствительный усилитель соединен с резистором обратной связи, третий блок преобразования , входы которого соединены с потенцисшьными выводами термопреобразователей сопротивления, второй усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходным зажимом третьего блока преобразования, а выход через второй фазочувствительный усилитель соединен с двигателем, механически связанным с движком реохорда, токовый вывод которого соединен с земляной шиной, а потенциальные выводы и движок реохорда .соединены с входами четвертого блока преобразования , выходной зажим которого соединен с зе 1Ляной шиной, генератор, выходы которого соединены с управляющими входами блоков преобразования, каждый из которых включает в себя запоминающие конденсаторы и ключи, отли чающее с я тем, что, с целью повышения точности измерения разности температур, в него введены два дополнительных блока преобразования и два переменных резистора, выводы которых соответственно соединены с входами дополнительных блоков преобразования, причем первый переменный резистор включен между вторым термопреобразовател,о«1 сопротивления и реохордом, второй переменный резистор включен между резистором обратной связи и точкой соединения первого переменного резистора и реохорда, выход первого дополнительного блока преобразовадом третьего блока преобразования,. выходные зажимы второго дополнительного блока преобразования соединены соответственно с входги ш второго усилителя и четвертого блока преобразования, а управляющие входы дополнительных блоков преобразова- . ния соединены с генератором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР. по заявке W 2807838, кл. G 01 К 7/16, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР по .заявке W 29580.66, . кл. G 01 К 7/16, 1980 (прототип).