Устройство для измерения температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относился к термометрии и может быть использовано в системах контроля и управления металлургическими процессами при измерении температуры контактным методом, например, с помощью термопар.

Известно устройство, для измерения температуры, содержащее датчик температуры, подключенный к усилителю и блок индикаЦии (1 .

Однако это устройство не обладает. требуемой точностью измерения из-за низкой помехоустойчивости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее соединенные последовательно датчик температуры, усилитель, ключ, блок памяти и индикаций, а так же нуль-орган, входы которого подключены к выходу усилителя и к выходу источника эталонного напряжения., а выход - к блоку временного интервала, подсоединенного к входу управления ключа 2.

Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерения вследствие изменения в процессе эксплуатации Постоянной времени датчика температуры.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены ключ, нульорган, блок временного интервала, источник эталонного напряжения, а выхсщ основного ключа соединен с входом дополнительного ключа, выход которого подключен к входу дополнительного

10 нуль-органа, подсоединенного вторым в; входом к выходу дополнительного источника напряжения, причем выход дополнительного нуль-органа подключен через дополнительный блок временного

15 интервала к входу управления основного блока временного интервала.

На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство.

20

Устройство содержит датчик 1 тем- , пературы, например терлОпара, усилитель 2, ключ 3, блок 4 памяти, блок 5 индикации, нуль-орган 6, источник 7 эталонного напряжения, блок 8 вре25 менного интервала, дополнительный ключ 9, дополнительный источник 10 эталонного напряжения,дополнительный блок 12 -временного интервала .Устройство работает следующим об30разом. При размещении термопары 1 в зоне измерения начинается переходной процесс возрастания те{лио-ЭДС до некото рого конечного уровня, соответствующего измеряемой температуре. Этот процесс во времени t для термопар им ет экспоненциальный характер. В зави симости от величины конечной темпера Туры среды 0 процесс изменения термо ЭДС е во времени различен при постоя ной времени т cons-C . При этом переходной процесс изменения термо- ЭДС (температуры) может быть описан соотношением j- / (ЕП - ЕО) (1 ЕО -1где Ер - термо-ЭДС, соответствующая температуре окружающей среды вд ; Е - термо-ЭДС, соответствующая значению температуры объекта 9 . Выполняя замер температуры б, после ее скачка с некоторой точки tp,в которой измеряется бд , определенный фиксированный промежуток времени t -tv, t - to(tH const ) , для различных ЕГ, 8f, получаем и pa злич(l - ) Учитывая, что tonsi , Е 0f, является (выражение (1) линейной функцией еj. Описанное реализуется в предлагаемом устройстве. Из указанного очевидно, что в первую очередь при изменении вследствие неизбежного ускоренного старения в агрессивной среде защитного наконечника термопары изменяется и величина (1 - ) , что приводит к снижению точности измерений. Для того, чтобы значение ее осталось неизменным, требуется соответствукмее.изменение време-нного интервала t « t. В предлагаемом устройстве сигнал с термопары 1 поступает на вход усилителя 2, выход которого соединен с входом ключа. 3 и входом нуль-органа 6. Соответственно, если термопара 1 не помещена в зону рабочего объекта, температура бп которого подлежит измерению, она измеряет температуру окружающей среды вд. При этом ключ 3 разомкнут. При измерении температуры бр сигнал с усилителя 2 поступает на вход нуль-органа 6 и сравнивается с опорным сигналом источника 7 эталонного напряжения. При равенстве их срабатывает нуль-орган б и импульс на выходе его включает -блок 8 временного интервала. По истечении промежу ка времени, равного tи.блoк 8 временного интервала запирает ключ 3, термо-ЭДС е (точнее Kej,, где К - коэффициент усиления усилителя 2) записывается в блок 4 памяти и поступает на блок 5 индикации,отображающий в COOT ветствующеммасша-абе значение измеряемой температуры бипри этом дополнительный ключ 9 является .разомкнутым. Для коррекции показаний устройства термопара 1 между измерениями в агрессивной среде при разомкнутом ключе 9 периодически помещается в зону искусственного объекта, температура которого известна и поддерживается постоянной (термостат, сосуд с кипящей водой и пр.). Ей соответствует некоторое значение . Значение Ке „ подается на один из входов нуль-органа и О от источника 11 эталонного напря ения. Одновременно на другой вход нуль-органа 10 через замкнутый ключ 9 с выхода усилителя 2 через ключ 3 поступает измеряемое значение (Ке„) , соответствующее температуре искусственного объекта. При Ке„ (Ке) , что возникает при изменении значения f , нуль-орган 10 сбрасывается и на выходе его вырабатывается импульс, включающий устройство, регулирующее-длятельность временного интервала t блока 12 временного интервала. Последнее, подключенное к входу цепи управления блока 8 временного интервала, изменяет параметры схемы его, формулирующие заданное значение ty. Например, если t Формируется интегратором, с помощью шагового двигателя, последовательно изменяется значение резистора в РС-цепи. В результате ряда повторных измерений температуры искусственного объекта добиваются равенства . (Kef)j. При этом tn изменяется так, что значение (1 - ) становится равным первоначальному. Поддержание (1 - ) const в процессе измерений температур рабочего объекта приводит к повышению точности измерений за счет поддержания примерно постоянной относительной погрешности измереНИЙ. Ведение ключа, блока временного интервала, нуль-органа, источника эталонного напряжения в описываемое уст-. ройство позволило корректировать значение температурных характеристик и тем самым повысить точность измере-. НИИ за счет поддержания постоянной величины относительной погрешности измерений. Кроме того, сократился не менее чем в 2 раза расход дорогостоящих драгоценных металлов за счет сокращения времени пребывания термопары в аргессивной среде. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее соединенные послегдовательно датчик температуры, усилиг ключ, блоки памяти и индикации. тель а также нуль-орган, входы которого подключены к выходу усилителя и к выг °Р-У источника эталонного напряжения, а выход - к блоку временного интервапа, подсоединенного к входу управления ключа, о т л и ч а ю ц е ее я тем, что, с цёлью повышения точности измерения, в устройство дополнятельно введены ключ, нуль-орган, блок временноРо интервала, источник эталонного напряжения, а выход основного ключа соединен с входом дополнительного ключа, выход которого подключен к. входу дополнительного нуль-органа, подсоединенного вторым входом к выходу дополнительного источника напряжения, причем выход дополнительного

нуль-органа подключен через дополни гельный блок временного интервала к входу управления основного .блока временного интервала.

Источники информации, принятые по внимание при экспертизе

678335, кл. G 01 К 7/02, 1977 (прототип).

№