Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно соединенные термоэлектрический преобразователь, корректирующий блок и усилитель, о т л и ч aw щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены м-канальный коммутатор, п -формирователей, блок управления и п усредняющих блоков, каждый яз которых состоит из последовательно соединенных интегратора и анало гового запоминающего устройства, аыход которого через резистор обратной связи соединен с входом интегратора , при этом входа всех интеграторов соединены с выходом усилителя , выходы аналоговых запоминающих устройств подк/вочены к сООТгветствующим входам -ti -канального коммутатора, а их управляющие входы соединены с выходами блока управW ления и через формирователи подключены к управляющим входам п-канальс ного коммутатора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (?11.

МЮ 0 01 К 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3464792/18-10 (22) 05 ° 07А82 (.46) 28.02.84. Бюл. Р 8 (72) Ю.М. Никитин, H.À. Никдльников и Б.П. Фролов (53) 536 ° 53(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 346598, кл. G 01 К 3/10, 1970.

2. Серьезнов A.Н., Цапенко М.П.

Методы уменьшения влияния помех в термометрических цепях. M., "Энергия", 1968, с. 38.

3. шукшинов В.Е. Корректирующие звенья в устройствах измерения нестационарных температур. M., "Энергия", 1970, с. 45 (прототип). (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЦ, содержащее последовательно соединенные термоэлектрический преобразователь, корректирующий блок и усилитель, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, s него введены п - канальный коммутатор, и -формирователей, блок управления и и усредняющих блоков, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных интегратора и анало гового запоминающего устройства, выход которого через резистор обратной связи соединен с входом интегратора, при этом входы всех интеграторов соединены с выходом усилителя, выходы аналоговых запоминающих устройств подключены к соот-. ветствующим входам fl -канального коммутатора, а их управляющие вхо- I ды соединены с выходами блока управления и через формирователи подключены к управляющим входам и -канального коммутатора.

107б771

Изобретение относится к температурным измерениям, а точнее к устройствам для измерения нестационарных температур, и может применяться в различных информационно-измерительных системах автоматического регу- 5 лирования, где требуется производить измерения температуры с минимальными динамическими погрешностями и при большом уровне помех.

Широко известны устройства для 10 измерения температуры, в которых коррекция инерционности термопреобразователя осуществляется путем включения между термопреобраэователем и регистрирующим устройством 15 активной корректирующей цепи 51 3.

Недостатком таких устройств asляется недопустимо большой уровень шумов на выходе при параметрах корректирующей цепи, соответствующих полной компенсации инерционности термопреобразователя. Введение в устройство корректирующей цепи расширяет полосу пропускания всего устройства, что и является причиной возрастания уровня шумов на выходе устройства. Особенно наглядно этот ,недостаток проявляется при работе с.большим уровнем помех: при измерениях температур в электрообогреваемых переменным током установках, измерении температуры токоведущих частей и других измерениях, Уровень помехи на выходе устрой« ства может быть снижен путем использования помехозащищенных измерителей напряжения, например интегрирующих вольтметров или запоминающих конденсаторов (23.

Однако при этом снижается быстродействие устройства, так как нап- 40 ряжение на выходе такого измерителя будет MBHaTbca дискретным образом через интервал времени равный времени интегрирования, который для эффективного подавления помехи дол- 45 жен быть в несколько раз больше периода помехи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные термоэлектрический преобразователь, корректирующий блок и усилитель. В этом устройстве снижение уровня шумов на выходе устройства достигается путем включения в .цепь обратной связи усилителя конденсатора 33Включение конденсатора в цепь обратной связи усилителя позволяет понизить уровень шумов, но при этом 60 уменьшается полоса пропускания и отсутствует полная компенсация инерционности термопреобраЗователя, что ведет к снижению точности изме,рения нестационарных температур.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения уровня шумов на выходе устройства, при обеспечении компенсации инерционности термопреобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные термоэлектрический преобразователь, корректирующий блок и усилитель, введены и-канальный коммутатор, и-формирователей, блок управления и и усредняющих блоков, каждый из которых состоит из последовательно соединенных интегратора и аналогового запоминающего устройства, выход которого через резистор обратной связи соединен с входом интегратора, при этом входы всех интеграторов соединены с выходом усилителя, выходы аналоговых запоминающих устройств подключены к соответствующим входам и-канального коммутатора, а их управляющие входы соединены с выходами блока управления и через формирователи подключены к управляющим входам и-канального коммутатора.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устро9ство содержит термоэлектрический преобразователь 1, корректирующий блок 2, усилитель 3, и усредняющих блоков 4 (показано два блока), каждый из которых состоит из интегратора 5 и аналогового запоминающего устройства на основе ключа б, запоминающего конденсатора 7, повторителя 8 напряжения и резистора 9 обратной. связи, блок 10 управ- ления, и-канальный аналоговый коммутатор 11, формирователи 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

При изменении температуры сигнал на выходе термоэлектрического преобразователя будет изменяться с некоторым запаздыванием по отношению к изменению температуры. Сигнал же на выходе усилителя при полной компенсации инерционности термопреобразователя, т.е. когда постоянные времени термопреобразователя и корректирующего блока равны, будет изменяться по закону, близкому к закону изменения температуры. При воздействии на термоэлектрический преобразователь периодической помехи (в основном это помехи следующие с частотой питающей сети и ее гармониками) при полной компенсации инерционности термопреобразователя ее амплитуда на выходе усилителя 3 возрастет, т.е. ухудшится отношение сигнал/шум, что ведет к снижению точности измерения. Для повышения точности измерения сигнал с выхода усилителя подается на усредняющие

1076771 блоки 4, которые работают следующим образом. Блок управления синхронно с частотой сетевого питания формирует и последовательностей коротких импульсов следующих с периодом .

Т, = mT, где m = 1,2,... ; Т - пей* и рйод сетевого напряжения. Причем импульсы в каждой последовательнос.ти сдвинуты. относительно импульсов в другой последовательности на ин тервал времени Т„ /n. Эти импульсы поступают йа ключи 6 усредняющих блоков и на входы формирователей 12 и 13. Длительность импульса выби- . рается достаточной для заряда запоминающего конденсатора 7 до напряжения присутствукпцего .на выходе

:интегратора 5. Однако это время пренебрежимо мало по сравнению с периодом следования импульсов управ. ления Т . Интегратор 5 производит интегрирование входного сигнала и в момент прихода управляющего импульса напряжение с его выхода запоминается конденсатором 7. Постоянная времени интегратора выбирается кратной периоду помехи, при этом время установления нового значения выходного напряжения усредняющего блока не превышает одного цикла работы, т.е. Т„. При выборе ,постоянной времени интегрирования, кратной периоду помехи, синусоидальная помеха., наложенная на входной сигнал, не влияет на среднее значение напряжения на выходе усилителя, так как среднее значение напряжения помехи равно нулю. Так как,пос» ледовательности импульсов, поступающих на. ключи запоминающих уст ройств, сдвинуты на интервал времени Т„/и, то интервалы времени ин», тегрйрования каждого интегратора также сдвинуты относительно интервала времени другого интегратора на время Т„/и. Аналоговый п-каналь-. ный комкутатор 11 по командам, Iloc» тупающим от блока управления через форьярователн 12 и 13, .подключа 0 ет на.выход всего устройства выход именно того усредняющего блока, на выходе которого присутствует последний по времени формирования интегрировайный сигнал. Поэтому

15 изменение сигнала иа выходе .устройства происходит через интервал вре« мени Т, /и.

Динамическая погрешность устройства, которую вюжно определить как

20 разность между установиваммся значением выходного напряжения и фактическим его изменением уменьшается с увеличением числа параллельно включенных усредняющих блоков.

Таким образом, повышение точности измерения в предлагаемом устройстве происходит за счет аффективного: подавления помех и шумов на выходе устройства, что достигается введением в устройство нескольких усредняющих блоков и соответствую- . щим выбором режима их работы. A зто .в свою очередь, позволяет применить корректирующие блоки с парамет» рами, обеспечивающими полную компенсацию инерционности термопреобразователя.

1076771

Составитель В. Куликов

Редактор Н. Руднева Техред T.Фанта Корректор А. Тяско

Заказ 733/39 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иоскве, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал НПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4