Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к контактным измерениям температуры и позволяет повысить быстродействие устройства и точность измерения температуры , а также сократить аппаратурные затраты. Устройство содержит термоэлектрический преобразователь 1 (ТЭП), аналого-цифровые преобразователи 2 и 16, сумматоры, постоянное запоминающее устройство 9, блок 10 цифровой индикации, умножители 1 1 - 15, блок 17 управления, термопреобразователь 18 сопротивления для измерения температуры свободных концов 19 ТЭП. Введение новых элемент ов и образование новых связей между элементами устройства позволяет: в процессе измерения осуществлять коррекцию двух наиболее весомых составляющих результирующей погрешности - погрещности линейности градуировочной характеристики ТЭП 1 и погрешности от изменения температуры свободных концов 19 ТЭП 1. Дано описание работы блока управления 17. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. 3 (Л IL. а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„;SU„„127 2 (512 4 01 K 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3820536/24-10 (22) 06.12.84 (46) 15.12.86. Бюл. Ф 46 (71) Физико-механический институт им, Г. В. Карпенко (72) Ю, В, Поздняков, А. М, Золотарев и В. И. Мельник (53) 536. 532 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 949351, кл, G 01 К 7/14, 1981, Авторское свидетельство СССР

Ф 932277, кл, С 01 К 7/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к контактным измерениям температуры и позволяет повысить быстродействие устройства и точность измерения температуры, а также сократить аппаратурные затраты, Устройство содержит термоэлектрический преобразователь

1 (ТЭП), аналого-цифровые преобразователи 2 и 16, сумматоры, постоянное запоминающее устройство 9, блок

10 цифровой индикации, умножители 11

15, блок 17 управления, термопреобразователь 18 сопротивления для измерения температуры свободных концов

19 ТЭП, Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет. в процессе измерения осуществлять коррекцию двух наиболее весомых составляющих результирующей погрешности— погрешности линейности градуировочной характеристики ТЭП 1 и погрешности от изменения температуры свободньж концов 19 ТЭП 1, Дано описание работы блока управления 17, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1 2 в

Изобретение nòíîñèòcÿ к контактным измерениям температуры с использованием термоэлектрических преобразователей (ТЭП) с нелинейной зависимостью термоЭДС от температуры рабочего спая, Цель изобретения — повышение быстродействия устройства и точности измерения температуры, а также сокращение аппаратурчых затрат.

На фиг ° 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема блока управления устройства, Устройство для измерения температуры содержит термоэлектрический преобразователь (ТЭП) 1, первый.аналого-цифровой преобразователь 2, сумматоры 3 — 8, постоянное запоминающее устройства (ПЗУ) 9, блок 10 цифровой индикации (I>UH), пять умножителей 11 — 15в второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП) !6, блок

17 управления и термопреобразователь

18 сопротивления для измерения температуры свободных концов 19 ТЭП °

Блок 17 управления (фиг, 2) содер. жит счетчик 20, схему 21 пред>зарительной установки (СПУ), пять двухвходовых логических элементов И 22—

26„ входы которых являются входами блока управления, семивходовый элемент ИЛИ 27 и днухвходовый логический элемент ИЛИ 28, Устройство работает следующим образом, При включении питания схема предварительной установки (СПУ) ?1 формирует импульс, который воздействует на вход установки нуля счетчика

20 и устанавливает его в нуль, В нулевой ячейке ПЗУ 9 в 32-м разряде записана логическая едичица кото— рая, воздействуя на входы запуска (управляющие входы) аналого-цифровых преобразователей 2 и 16, разрешает их работу, При этом на выходе АЦП 2 формируется код N, пропорциональный измеряемой температуре t, а на выходе АЦП !б — код N пропорциональный температуре сво— бодных концов термоэлектрического преобразователя, Коррекция погрешности линейности осуществляется путем суммирования с градуировочной характеристикой термоэлектрического преобразователя поиравочной кривой действительной корректирующей функции, апC= --„, D=--, — постоянные коэффициенты, хранимые в памяти ПЗУ, 25

Коррекция сигнала N., пропорцио. д в нального температуре свободных концов ТЭП, осуществляется аналогично путем. добавления сигнала N к, определяемого полиномом второй степени вида:

ЗО 2 ««(1 )=Ем +Р И +К ; (3) который может быть представлен в виде: (4) ек ( где Е, F= г

Е

К

Е коэффицие

К= нты, хранимые в памяти ПЗУ.

46

После формирования кодов N, и Nz сигналы "Завершение преобразования" обоих АЦП поступают на элемент И 22 и сформированнъ>й импульс через элемент ИЛИ 27 блока управления посту45 пает на счетный вход счетчика 20, увеличивая его содержимое на единицу.

При этом на выходе ПЗУ 9 снимается сигнал "Разрешение преобразования" обоих АЦП и формируются коды констант В и Е и сигнал Разрешение суммирования" для сумматоров 3 и 6.

По окончании суммирования сигналы

" Окончание суммированияв поступают на элемент И 23, на выходе которого формируется импульс, поступающий через схему ИЛИ ?7 на счетный вход счетчика 20, увеличивая его содержимое на единицу, При этом на соот7Г>923 2 проксимирующей номинав>ьную корректи. ру,сщую функцию, Под номинальной корректирующей функцией понимает расчетная поправо ная кривая, суммирование которой с градуировочной характеристикой ТЭП обеспечивает полную коррекцию (нулевую остаточную погрешность), Действительная корректирующая !

О функция представляет собой полином третьей степени вида:

Я, (И )=A N +8 N +C N +D, (1) который для снижения аппаратурных затрат может быть представлен в виде:

N :(N,)==A 1!.(И„ +В)Ы„+С)И, +Dj; (2)

«- Я где А=А в А«в

С D

127б9? 3 ветствующих выходах ПЗУ формируются сигналы "1 азрешение умножения", поступающие на умножители 11 и 14, а предыдущие сигналы снимаются, После умножения по сигналам с умножителей, поступающим на элемент И 24 и далее на счетный вход счетчика 20, происходит увеличение его состояния на единицу, что вызывает появление на соответствующих выходах ПЗУ сиг- io напав Разрешение суммирования" для сумматоров 4 и 7 и кодов констант

С и К, которые поступают на вторые входы сумматоров, на первые входы которых соответственно подаются сигналы (N< +B)N, и (N +F)N с выходов умножителей 11 и 14, По окончании суммирования по сигналам с выходов сумматоров 4 и 7, поступающим на элемент И 25 и далее через элемент ИЛИ 27 на счетчик 20, последний переходит в следующее состояние, в результате чего на. выходе ПЗУ появляются сигналы "Разрешение умножения" для умножителей 12 и 15 и код константы Е и ка выходе умножителей формируются коды сигналов ((11, +B)N„+C)N и Nq (N,) =

=Е L(N +F) N +К).

По окончачии умножения на выходе

ПЗУ формируется сигнал "Разрешение сложения" для сумматора 5 и код кон-! станты D поступающий на второй вход сумматора 5, По окончании суммирования по сиг35 налу с выхода сумматора 5, поступающему через элемент ИЛИ 27 на вход счетчика 20, последний переходит в новое состояние, в результате чего на выходе ПЗУ формируется код кон40 станты А и сигнал "Разрешение умножения" для умножителя 13, При этом на выходе умножителя 13 формируется код

N „(N )=А ((N +B)N +C)N +D}. (5)

По окончании умножения по сигналу с выхода умножителей, поступающему через элемент ИЛИ 27 на счетчик 20, последний переходит в новое состо50 яние, что вызывает появление на выходе ПЗУ сигнала !Разрешение суммирования" для сумматора 8. При этом на выходе сумматора формируется код

55 ял (N )+N e„(N ) Я) линейно связанный с измеряемой температурой, 4

l! ° !!

Ги гнал Завершение су!мире ваки я через схему 2 1 п )едварHòÐлы!ой gcòа ковки и элемент 1ПИ 28 устанавливает счетчик 20 в нуль и весь процесс повторяется, До окончания следующего цикла преобразования блоком 10 цифровой индикации икди тируется результат измерения, соответствующий состоянию выходов шестого сумматора Я, полученный в предыдущем цикле, Таким образом, в процессе измерекчя (до момента индикации результата) в устройстве осуществляется коррекция двух наиболее весомых составляющих результирующей погрешности — погрешности линейности градуировочкой характеристики ТЗП и погрешности от изменения температуры свободных концов ТЭП, Фор мул аизобретени я

1, Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, первый аналого-цифровой преобразователь, термопреобразователь сопротивления для измерения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, блок управления, постоянное запоминающее устройство и блок цифровой индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения температуры, в него введены шесть сумматоров, пять умножителей и второй аналого-цифровой преобразователь, при этом вход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом термоэлектрического преобразователя, а выходы соединены с первой группой входов первого сумматора и первыми группами входов первого и второго умножителей, выходы которых соединены соответственно с первыми группами входов второго и третьего сумматоров, выходы которых подключены соответственно к второй группе входов второго умкожителя и первой группе входов третьего умножителя, выход первого сумматора соединен с второй группой входов перво. го умкожителя, вход второго аналогоцифрового преобразователя соединен с выходом термопреобразователя сопротивления,,а выходы подключены соответственно K первым группам входов четвертого сумматора и четвертого

1276923 готовности результата выполнения операций всех сумматоров, умножителей и аналого-цифровых преобразователей.

902. Р

Составитель В. Куликов

Редактор А. Лежнина Техред В.Кадар Корректор О,Луговая

Заказ 6657/33 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ 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 умножителя, вторая группа входов которого соединена с выходом четвертого сумматора„ а выход подключен к первой группе входов пятого сумматора, выходы которого соединены с первой группой входов пятого умножителя, выход которого подключен к пер-. вой группе входов шестого сумматора, вторая группа входов которого соединена с выходом третьего умножителя, а выход подключен к блоку цифровой индикации, а вторые группы входов первого, второго, третьего, четвертого и пятого сумматоров, а также вторые группы входов третьего и пятого умножителей соединены шиной данных с первой группой выходов постоянного запоминающего устройства, вторая группа выходов которого соединена с шиной управления соответственно с входами разрешения выполнения операций всех сумматоров, умножителей, и аналого-цифровых преоб-. разователей, а адресные входы соединены соответственно с выходами блока управления, входы которого соединены соответственно с выходами сигналов

2. Устройство по и. 1 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит счетчик, семивходовый логический элемент ИЛИ, схему предварительной установки, пять двухвходовых логических элементов И и двухвходовый логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом схемы предварительной установки, а выход подключен к входу предварительной установки счетчика, выходы которого соединены с выходами блока управления, а счетный вход со-. единен с выходом семивходового логического элемента ИЛИ, пять входов которого подключены соответственно к выходам логических элементов И, а шестой и седьмой входы, а также вхо25 ды логических элементов И и второй вход двухвходового логического элемента ИЛИ соединены соответственно с входами блока управления,