Устройство для измерения высоких стационарных температур

 

Изобретение относится к области тe fflepaтypныx измерений. Цель изобретения - повышение точности измерения . Устройство содержит термопреобразователь 1, блок 2 компенсации начальной составляющей сигнала, схему 3 сравнения , электрический аналог 4 термо1феобразователя, ключи 5 и 9, источник 6 опорного н юряже1шя, усилитель 7 с управляемым коэффициентом усиления, генератор 8 счетных импульсов, счетчик импульсов 10, блок индикации II к схему управления 12. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет рас|аирить диапазон измеряемых температур. Дано математическое обоснование видов сигналов на разных элементах устройства . 1 ил. с & л ьо 00 | ц N) СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦЦАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "" : н автоисномм свидетильствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ (21.) 3718223/24-10

{22) 30.03.84 (46) 30.05.86, Бюл. У 20 (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Н.Г.Ковальчук, Е.С.Полищук, И.Д. Пытель и Л.И.Тищенко (53) 536.53 (088.8) (56} Авторское свидетельство СССР

У 389417, кл, G 01 К 7/02, 1973.

Авторское свидетельство СССР

В 939963„ кл . G 01 К 7/02, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ- ВЫСОКИХ СТАЦИОНАРНЫХ ТЕИПКРАТУР (57) Изобретение относится к области температурных измерений. Цель изоб,.SU.„12 4729 А 1

@11 4 С 01 К 7/02 ретения — повышение точности измерения. Устройство содержит термопреобразователь l, блок 2 компенсации началь-. ной составляющей сигнала, схему 3 сравнения, электрический аналог 4 термопреобразователя, ключи 5 и 9, источник 6 опорного напряжения, усилитель 7 с .управляемым коэффициентом усиления, генератор 8 счетных импульсов, счетчик импульсов 10, блок индикации 11 и схему управления

12. Введение новых элементов и образование ноньче связей между элементами устройства позволяет раавирить диапазон измеряемых температур. Дано математическое обоснование видов сигналов иа разных элементах устройства, l ил.

1 234?

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения высоких стационарных температур низкотемпературными термопреобразователями 5 (например, для измерения температур расплавленного металла) .

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых температур и повышение точности измере- 1Î ния.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит термопреобразователь 1, блок 2 компенсации на- 1S чальной составлякнцей сигнапа (например, дифференциальный усилитель., на один из входов которого подано опорное напряжение), схему 3 сравнения, электрический аналог 4 термопреоб- 20 разователя, выполненный в виде RCцепочки, первый ключ 5, источйик 6 опорного напряжения, усилитель 7 . с управляемым коэффициентом усиления, генератор 8 счетных импульсов, второй ключ 9, счетчик 1О импульсов, блок 11 индикации и схему 12 управпения.

Устройство работает следующим образом, ЗО

Низкотемпературный преобразователь в исходном состоянии находится при. известной и .постоянной температуре 6

При измерении ои мгновенно переносится в среду, температуру &„ которой измеряют. Выходной сигнал термопреобразователя изменяется во времени 5 по закону t

U,(e) -1ь +(U„-U.}(1 - e ),(1) где U и U„выходные сигналы 40 термопреобразователя при температурах е,н 8„; показатель тепловой инерции термопреобраэователж;

С. выхода термо сиг- 45 нал U (t) поступает. на вход блока 2 компенсации начальной составлякяцей сигнала. При этом.на его выходе формируется сигнал t

" (t-) <,(П,- U.)(1- е ), (2) Ю где К, — коэффициент передачи блока

2 компенсации, который поступает на первый вход схемы 3 сравнения.

В момент касания термопреобразователем среды измерения на схему управ- 55 ления поступает сигнал запуска, который реализуется, например,. путем зам кайия пепи: схема управления — тер29 2 мопреобразователь — электропроводная среда измерения — земпяная шина .

Схема управления замыкает ключ 9 и через промежуток времени, определяемый дорегулярным режимом термопреобразователя, примерно равным 1/3( замыкает ключ 5 для прохождения импульсов с генератора 8 счетных импульсов на счетчик !О. При замыкании ключа 9 происходит. заряд конденсатора.электрического аналога термопреобразователя

U,(t) 11,(1 - е ), (3) где U напряжение источника опорного напряжения;

i = RC — постоянная времени аналога термопреобразователя, равная показателю тепловой инерции термопреобразователя.

На второй вход схемы сравнения по ступает сигнал

V,(й) - К u„(1 - е, ), (4) где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 7. Прн замыкании ключа 5 коэффициент усиления усилителя 7 начинает изме- няться

К R«G„ R а, g где G„- сумма проводимостей резисторов, подключаемых к входу усилителя с помощью счетчика (С я g, + g, +

+ + g ); и

g — - единичная проводимость;

Й, — весовой коэффициент i-й проводимости;

N - -выходной код счетчика, соответствуюший числу импульсов, прошедших на счетчик;

К - сопротивление в цепи обратной связи усилителя.

Весовые коэффициенты а. определяют импольэуемым кодом (двоичный или двоично-десятичный). Коэффициент усиления усилителя 7 увеличивается равномерно-.ступенчато, т.е. с приходом очередного импульса на счетчик число, зафиксированное B счетчике, увеличивается на единицу, а коэффициент усиления увеличивается на одну ступень. Усилитель с управляемым коэффициентом усиления и связь между выходом счетчика 10 и резисторами на входе усилителя реализуются так же, как связь между источником и цифроаналоговым преобразователем в пифровых измерительных приборах.

3 1234729

В момент равенства U„ (t) U,(t) схема сравнения выходным сигналом за- д крывает ключ 5 и счетчик 1О прекра- в щает счет импульсов, при этом д

К(U„- U )(1 — е F )

=R .gNU(1-ет- ), . (6) откуда

Ш

К,(U„- U.1 (7)

К .0

10 в т.е.. прямо пропорционально измеряеч мой и исходной температур. ключ вход которого соединен с выхоом генератора счетных импульсов, ыход подключен к входу счетчика, управляющий вход соединен с выхоом схемы сравнения, источник опорoro напряжения, о т л и ч а ю— е е с я тем, что, с целью расирения диапазона измеряемых темпеатур и повышения точности измерения, него введены блок компенсации наальной составляющей сигнала, электрический аналог термопреобразователя в виде RC-цепочки, второй ключ и схема управления, вход которой связан с термопреобразователем,первый выход соединен с вторым управляющим входом первого ключа, а второй выход подключен к управляющему входу. второго ключа, вход которого подключен ,к-источнику опорного напряжения, а выход подключен к электрическому аналогу термопреобразователя, соединенному с входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления, при

25 этом выход термопреобразователя подключен через блок компенсации начальной составляющей сигнала к второму

-входу схемы сравнения.

Введя в блок цифровой индикации смещение .на известную исходную температуру О, получают показания измеряемой температуры

5 Ke„. (8) Формула нзо бретения

Устройство для измерения высоких стационарных температур, содержащее термопреобразователь, усилитель с управляемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, а управляющие входы подключены к блоку индикации и выходам счетчика, первый

Составитель В.Куликов

Редактор Л.Повхан ТехредЛ.Сердюкова Корректор В.Бутяга

Заказ 2977/46 Тираж 778 Подписное

ВВИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.

4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4