Устройство для измерения температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/00 G01K15/00 

(Sk) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется измерение .температуры с по вышенной точностью. Известно устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр, снабженный калибратором, блок управления,- блоки коррекции аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности, пер вый и второй сумматоры, коммутаторы, измерительный прибор и источники эталонных напряжений f1. В этом устройстве в автоматическом режиме осуществляется коррекция как аддитивной, так и мультипликативной составляющих погрешности термоэлектрического термометра в широком диапазоне измерений, но с его помощью невозможно построить быстродействующую систему многоточечного измерения температуры, так как процесс калибровки каждого канала по реперному материалу довольно длителен. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температурм содержащее .термопреобразователи со встроенными калибраторами, подключенные к входу коммутатора, аналогоцифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого связан с блоком памяти, а первый выход подключен к; индикатору, блок управления, соединенный с управляющими входами коммутатора, блока памяти, вычислительного блока и индикатора f 2 . Однако это устройство также обладает низким быстродействием, обусловленным длительностью самого процесса калибровки каналов измерения | устройства. Это заставляет работать устройство с большими межпроверомными интервалами, в течение которых на вторичные преобразователи влийют различные факторы, например колебания питающих напряжений, температуры окружающей среды, влажности и т.д что вносит дополнительные погрешности в результат измерения, которые в данном устройстве невозможно учесть в течение межпроверочного периода, что предъявляет ко вторичным преобразователям высокие требования и повышает их стоимость. Кроме того, в случае когда процесс калибровки вносит возмущение в температурное поле объекта измерения, особенно в непрерывном технологичес.ком процессе, устройство вообще неприменимо. Цель изобретения - повышение точности измерения и быстродействия уст ройства. Поставленная цель достигается гем что в устройство введены два имитатора сигналов термопреобразователя блок обратной связи и управляемый из мерительный преобразователь, первый вход которого соединен с выходом коммутатора, два управляющих входа связаны с Ёыходами блока обратной связи, а выход - с входом аналогоцифрового преобразователя, причем вт рой выход вычислительного блока соединен с блоком управления, а первый выход соединен с входом блока обратной связи, управляющие входы которог связаны с выходами блока управления, а выходы имитаторов сигналов термопреобразователя соединены с входами коммутатора. Измерительный управляемый преобразователь содержит последовательно соединенные сумматор, функциональный преобразователь и управляемый масшта бируемый усилитель. Блок обратной связи содержит цифроаналоговый преобразователь и две запоминающие ячейки, входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя. На чертеже показана блок-схема ус ройства. Устройство содержит термопреобразователи 1 со встроенными калибраторами, имитаторы сигналов термопреобразователя начала 2 и конца 3 диапа зона измерения, коммутатор k, измерительный управляег«4й преобразовател 5, содержащий сумматор 6, функционал ный преобразователь 7 и управляемый масштабирующий усилитель 8, аналогоцифровой преобразователь 9, вычислительный блок 10, индикатор 11, блок 12 памяти, блок 13 управления, блок Ik обратной связи, содержащий цифроаналоговый преобразователь 15, запоминающие ячейки 16 и 17 для запоминания сигналов компенсации в начале и конце диапазона измерения. Устройство работает следующим образом. Калибровка канала вторичных преобразователей производится автоматически через определенные интервалы при работе устройства в режиме измерения по имитаторам сигналов термопреобразователей 2 и 3. С началом процесса калибровки по команде с блока 13 управления коммутатор 4 подключает имитатор 2 начала диапазона измерения к первому входу сумматора 6 управляемого измерительного преобразователя 5. С выхот да сумматора 6 сигнал через функциональный преобразователь 7 и управляемый масштабирующий усилитель 8 подается на аналого-цифровой преобразователь 9, с выхода которого сигнал поступает в вычислительный блок 10. Одновременно из блока 12 в вычислительный блок 10 подается код температуры, соответствующий температуре имитатора сигнала термопреобразователя -2 начала диапазона измере ния. Вычислительный блок 10 вырабатывает сигнал, компенсирующий noi- решность, вносимую вторичными преобразователями. С выхода вычислительного блока 10 сигнал подается на вход цифроаналогового преобразователя 15 блока обратной связи и проходит через ячейку 16 памяти на второй вход сумматора 6 управляемого измерительного преобразователя 5. Одновременно с блока 13 управления на управляющий вход ячейки 16 памяти поступает сигнал логической 1, с приходом которого предыдущая информация ячейки 16 памяти ст1 рается, а сигнал с вычислительного блока 10 проходит через ячейку 16 памяти на второй вход сумматора 6 без фиксации. Процесс калибровки продолжается до появления на втором выходе вычислительного блока 10 сигнала о полной компенсации погрешности, вносимой вторичными преобразователями в начале диапазона измерения. С появлением на выходе вычислительного блока ID сигнала о полной компенсации погрешности на ячейку 16 памяти пре ращается поступление с блока 13 управления сигнала логической 1 и в ячейке памяти фиксируется сигнал по ной компенсации погрешности. При эт погрешность канала вторичных преобразователей в начале диапазона из мерения, являющаяся аддитивной сост ляющей погрешности, скорректирована После окончания калибровки канала вторичных преобразователей по началу диапазона измерения аналогичным образом производится калибровка вто ричных преобразователей по сигналу имитатора сугнала термопреобразователя конца диапазона измерения. При этом из блока 12 дамяти в вычислительный блок ТО подается код температуры, соответствующий температуре имитатора сигнала термопреобразователя 3 конца диапазона измерения, а с выхода вычислительного блока 10 сигнал, компенсирующий погрешность, вносимую вторичными преобразователя ми через цифроаналоговый преобразователь 15 и ячейку 17 памяти, проходит на второй вход управляемого масштабируемого усилителя 8, а сигнал полной компенсации погрешности записывается в ячейку 17 памяти. При этом погрешность канала вторичных преобразователей в конце диапазона измерения, являющаяся мультипликатив ной составляющей погрешности, скорректирована. В режиме измерения блок 13 управления вырабатывает сигналы управления коммутатором k, вычислительным блоком 10 и индикатором 11 для осу-, ществления измерения температуры в местах устанрвкИ термопреобразователей. Термопреобразователи 1, от первого до последнего, через коммутатор 1 последовательно подключаются к первому входу сумматора 6. При это на вторые входы сумматора 6 и управляемого масштабируемого усилителя 8 с ячеек 16 и 17 памяти соответственно поступают сигналы, компенсирующие погрешности канала вторичных преобразователей в начале и в конце диапазона измерения, сформированные в процессе калибровки. Скорректйрог ванный сигнал каждого термопреобразователя 1 через аналого-цифровой преобразователь 9 поступает на вычислительный блок 10, где обрабатывается с учетом систематической с(г43ставляющеи погрешности каждого дат чика температуры и подается на индикатор 11. Систематическая составляющая погрешности каждого термопреобразователя 1 температуры выявляется в режиме калибрование по реперному материалу до или после измерения температуры. При этом блок управления включается в режим калибровани Ч. По команде оператора реперный материал переводится в режим,нагрева или охлаж-, дения. По достижении температуры фазового перехода реперного материала выходной сигнал термопреобразователя через коммутатор А, измерительный преобразователь 5 и аналого-цифровой преобразователь 9 поступает в вычислительный блок 10. Одновременно в вычислительный блок 10 с блока 12 памяти в двоичном коде поступает сигнал о температуре реперного материала . Вычислительный блок вычисляет разницу между сигналом с термопреобразователя, соответствующим температуре фазового перехода реперного материала, и значением температуры реперного материала, пЬх}учениым из блока 12 памяти. Полученная разность, сигналов текущей температуры канала и действительной температуры плавления реперного.материала записывается в регистре памяти температуры вычислительного блока. Эта разность будет соответствовать погрешности термопреобразователя по реперному материалу , которая затем используется а режиме измерение с учетом передаточной характеристики термопреобразователя ДЛЯ- корректировки измеренного значения температуры. При этом СИ1- нал погрешности предыдущего калибрования автоматически стирается. Аналогичным образом формируются и записываются в регистрах памяти вычислительного блока 10 сигналы пог- решности для всех калибруемых термопреобразователей . , Устройство для измерения температуры обеспечивает автоматическую корректировку дрейфа канала вторичных преобразователей, обусловленного влияющими факторами ( изменение питающего напряжения, температуры окружающей среды, влажности и т.д.), что позволяет повысить точность изерения температуры и снизить требоания к точности и стоимости канала вторичных преобразователей. Кроме того, отпадает необходимость в постоянной калибровке, канала по реперному материалу, что значительно увеличивает межпроверочный периодj чем повышается быстродействие устройства. Все это позволяет увеличит число измерительных каналов и расширить сферу применения устройства. Формула изобретения 1. Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразо ватели, со встроенными калибраторам подключенные к входу коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, в ход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого с блоком,памяти, а первый выход подключен к ин дикатору, блок управления, соединен ный с управляющими входами коммутатора, блока памяти, вычислительного блока и индикатора, отличающее с я рТем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, в него введены два имитатора сигналов термопреобразоаателя, блок об эатной связи и управляемый измерительный преобразователь, пер.вый вход Kofbporo соединен с выходо 3 коммутатора, два управляющих входа которого соединены с выходами блока обратной связи, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, причем второй выход вычислительного блока соединен с блоком управления, а первый выход соединен с входом блока обратной связи, управляющие входы которого соединены с выходами блока управления, а выходы имитаторов сигналов термопреобразователя подключены к входам коммутатора. 2.Устройство по П.1, от л и ч а ю щ е е с я тем, что управляемый измерительный преобразователь содержит последовательно соединенные сумматор, функциональный преобра;Йэватель и управляемый масштабируемый усилитель. 3,Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок обратной связи содержит цифроаналогоч1 |й преобразователь и две запоминающие ячейки, входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразобателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W . G 01 К 7/02, G 01- .К 15/00, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР f 71756, кл. G 01 К 7/02, G 01 К 15/00, 1978 (прототип).