Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразо атель сопротивления и компенсационный резистор, потенциальные вьшоды которых соединены с входами первого блока преобразования, включающего запоминающие конденсаторы и управляемые ключи, второй блок преобразования , первый вход которого соединен с резистором, а выход подключен к выходу первого блока преобразования и через усилитель переменного тока к входу фазочувствительного выпрямителя , генератор, выходы которого соединены с управляющими входами фазочувствительного выпрямителя и входами управления ключами блоков преобразования , отличающееся тем, что, с целью повьппения точности измерения температуры при одновременном упрощении устройства, в него введены дополнительный резистор и функi циональный преобразователь, вход которого подключен к выходу фазочув Л С ствительного выпрямителя, а выход соединен с вторым входом блока преобразования , первьш вход которого через дополнительный резистор подключен .к выходу фазочувствительного выпрямителя .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН дд G 01 K 7/16 списочник изоьг т ния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и oYHpblTHA (21). 3514381/18-10 (22) 24.11.82 (46) 23.06.84. Бюл. Ф 23 (72) В.Д. Гринец (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 536.53(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 838415, кл. С 01 К 7/16, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N - 909588, кл. G 01 К 7/16, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно, соединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразователь сопротивления и компенсационный резистор, потенциальные выводы которых соединены с входами первого блока преобразования, включающего запоминающие конденсаторы и управля„.ЯО„„1О991 И А емые ключи, второй блок преобразования, первый вход которого соединен с резистором, а выход подключен к выходу первого блока преобразования и через усилитель переменного тока— к входу фазочувствительного выпрямителя, генератор, выходы которого соединены с управляющими входами фазочувствительного выпрямителя и входами управления ключами блоков преобразования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры при одновременном упрощении устройства, в него введены дополнительный резистор и функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, а выход соединен с вторым входом блока преобразования, первый вход которого через дополнительный резистор подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя.

1 10991

Изобретение относится к температурным измерениям и предназначено для точного измерения температур термопреобразователями сопротивления с нелинейной характеристикой преобра5 зования.

Известно устройство для измерения температуры или разности температур, содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразователи сопротивления и реохорд, потенциальные выводы которых соединены с входом блока преобразования, включающего управляемые ключи и запоминающие конденса торы, выходы которого вместе с выходами второго блока преобразователя через усилитель и фазочувствительный усилитель подключены к реверсивному двигателю, вал которого жестко связан с реохордом, выводы которого сое— динены с входами второго блока преобразования 1 .

Недостатком устройства является низкая точность измерения при исполь- д зовании термопреобразователей сопротивления с нелинейными характеристиками.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразователь сопротивления и компенсационный резистор, потенциальные выводы которых соединены с входами первого блока преобразования, включающего запоминающие конденсаторы и управляемые ключи, второй блок Ао преобразования, первый вход которого соединен с резистором, а выход подключен к выходу первого блока преобразования и через усилитель переменного тока — к входу фазочувст45 вительного выпрямителя„ генератор, выхоцы которого соединены с управляющими входами фазочувствительного выпрямителя и входами управления ключами блоков преобразования, а также дополнительный преобразователь с реохордом L 2 3.

Недостатками устройства являются низкая точность измерения температуры при работе с термопреобразователя55 ми, имеющими характеристику преобразования отличную от квадратичной, а также сложность устройства и низкая

11 2 надежность, вызванная наличием ме— ханических узлов.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры при одновременном упрощении устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство рля измерения температуры, содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока термопреобразователь сопротивления и компенсационный резистор, потенциальные выводы которых соединены с входами первого блока преобразования, включающего запоминающие конденсаторы и управляемые ключи, второй блок преобразования, первый вход которого соединен с резистором, а выход подключен к выходу первого блока преобразования и через усилитель перменного тока — к входу фазочувствительного выпрямителя, генератор, выходы которого соединены

1 с управляющими входами фазочувствительного выпрямителя и входами управления ключами блоков преобразования, введены дополнительный резистор и функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, а выход соединен с вторым входом блока преобразования, первый вход которого через дополнительный резистор подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 — схема блока преобразования.

Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, компенсационный резистор 2, стабилизатор 3 тока, два блока 4 и 5 преобразования, усилитель 6 переменного тока, фазочувствительный выпрямитель 7, резистор 8, дополнительный резистор

9, функциональный преобразователь 10 и генератор 11 прямоугольных импульсов с двумя парафазными выходами.

Каждый блок 4 и 5 преобразования (фиг. 2) содержит четыре пары управляемых ключей 12-19, между общими точками которых включены запоминающие емкости 20 и 21.

На раздельные входы блока — ключи 12 и 14, 16 и 18, подаются информационные сигналы. Выходы ключей 15 и 19 соединены между собой, а выходы ключей 13 и 17 являются выходом блока. Входы управления клю0,=3,(R()-a2); (11 20

R9 выл

5="алых рв+дз "

;7 — ток стабилизатора тока 3; .Я() и R 2 — сопротивления термопреобразователя сопротивления 1 и резистора 2; — выходное напряжение

Вых устройства, Π— выходное напряжение о функционального преобразователя 10, где

30

R 9+R8 35 — коэффициент преобраR9 зования устройства, Блоки 4 и 5 работают в противофазе, т.е. на вход усилителя 6 по очереди поступают прямоугольные импуль- 40 сы с амплитудами, соответственно равными 04 и U . Переменная составляющая этой последовательности, равная разности амплитуд 04 и 0, усиливается усилителем переменного тока 6, детектируется фазочувствительным выпрямителем 7 и через выходной делитель обратной связи подается на один из входов блока 5 преобразования.

На входе усилителя 6 с точностью до напряжения статизма, определяемого коэффициентами усиления усилителя 6 и фазочувствительного выпрямителя 7, :обеспечивается равенство

0 =О (2) из которого с учетом выражения (1) следует

U„,„=, ((Ц- Ю)+0„,, (3) 3 10991! чей 12, 14, 16, 18 подключены к одному выходу генератора 11, а входы управления 13,15,17,19 - к другому выходу генератора.

Схема блока преобразования работа5 ет следующим образом.

В первый полупериод напряжения генератора 11 ключи 12,14,16,18 открыты, а ключи 13,15, 17,19 закрыты и на конденсаторах 20 и 21 запоминаются входные напряжения. Во второй по-. лупериод ключи 12,14,16,18 запирают" ся, а ключи 13, 15, 17, 19 открываются и к выходным зажимам последовательно подключаются конденсаторы. Выходное напряжение блока при этом равно разности входных напряжений.

Выходные напряжения блоков 4 и 5 соответственно равны:

1 4

Зависимость сопротивления термопреобразователя I от температуры можно представить в виде

R(tl=R +R A f(+1 где 1 о — начальное сопротивление термопреобразователя;

А — постоянный коэффициент;

Е() — функция нелинейности характеристики термопреобразователя.

Так как напряжение на выходе функционального преобразователя 10 определяется выходным сигналом устройства:и однозначно связано с измеряемой температурой, то подбирая функцию преобразования преобразователя

10 такой, чтобы она во всем диапазоне измеряемых температур с обратным знаком совпадала с функцией нелинейности характеристики термопреобразователя

"« t 0,ы„Щ =- (й, получим при R = Р 2:

U =Kj RA< вь х» т.е. выходной сигнал устройства будет линейным образом зависеть от температуры.

Для большинства реальных датчиков максимальное значение функции нелинейности значительно меньше 1, т.е. Е(1) <1, поэтому к погрешности преобразователя 10 не предъявляются высокие требования.

Требуемая погрешность преобразователя 10 определяется неравенством

С Аоп

1 OOX (6) макс где с о — допустимая погрешность линеариэации всего устройства.

Напр ер, при dAоп= 0,1Ж и

jf(4)(= 1X погрешность преобразо вателя 10 должна быть меньшесГ о410М, а при (Е И ) l „ «= 5Z 1о 2Ж

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается высокая точность линеаризации нелинейности характеристики датчика путем применения достаточно грубого, а следовательно, простого и дешевого функционального преобразователя, который может быть практи-. чески реализован, например на базе диодных кусочно-линейных функциональных преобразователей.

Наличие функционального преобразователя в предлагаемом устройстве выгодно отличает его от известного, 1099111

&И f

Юи оЯ

Составитель В ° Куликов

Редактор С. Патрушева Техред C.Ìèãóíoâà Корректор О. Тигор

Заказ 4342/29 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 так как позволяет повысить точность измерения в области измерения низких и высоких температур, где нелинейность термопреобразователей весьма значительна, а также упростить устройство.