Способ определения мгновенного значения эдс термопары на фоне синусоидальной помехи

 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в цифровых термометрах. Цель изобретения - повышение точности определения при измерении быстроменяющихся температур и в условиях воздействия помехи произвольной частоты. Способ позволяет измерять мгновенное значение сигнала ЭДС термопары на фоне синусоидальной помехи, при этом сигнал ЭДС в процессе измерения может изменяться по линейному закону, а частота помехи может иметь .любое значение . Повышение точности обеспечивается тем, что медленные изменения частоты помехи не вносят погрешности в результат измерения. 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. дц4 G 01 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3894591/24-10 (22) 14.05,85 (46) 07,08.87. Бюл. ¹ 29 (71) Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (72) A,È.Øààá и Ю.Д,Диркс (53) 536.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 181846, кл. G 01 К 7/02, 22.03.65.

Авторское свидетельство СССР № 720750, кл, Н 04 В 15/00, 02.11.77. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МГНОВЕННОГО

ЗНАЧЕНИЯ ЭДС ТЕРМОПАРЫ HA ФОНЕ СИНУСОИДАЛЬНОЙ ПОМЕХИ

„„SU„„1328 9 А1 (57) Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в цифровых термометрах, Цель изобретения — повышение точности определения при измерении быстроменяющихся температур и в условиях воздействия помехи произвольной частоты. Способ позволяет измерять мгновенное значение сигнала ЭДС термопары на фоне синусоидальной помехи, при этом сиг.нал ЭДС в процессе измерения может изменяться по линейному закону, а частота помехи может иметь, любое значение. Повышение точности обеспечивается тем, что медленные изменения частоты помехи не вносят погрешности в результат измерения. 2 ил.

1 1

Изобретение относится к измеритель ной технике, в частности к термометрии, и может быть использовано в цифровых термометрах.

Целью изобретения является повышение точности определения при измерении быстроменяющихся. температур и в условиях воздействия помехи произвольной частоты.

На фиг. 1 изображен график изменения сигнала ЭДС термопары с наложенной на него помехой во времени, на фиг. 2 — блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.

На схеме обозначены устройство

1 управления, аналого-цифровой преобразователь 2, арифметико-логическое устройство 3 и регистрирующее устройство 4.

Устройство для реализации способа работает следующим образом, В начале процесса измерения (момент времени t,) по команде устройства 1 управления аналого-цифровой преобразователь 2, на вход которого поступает входной сигнал, преобразует его в цифровой код U,, который по команде устройства 1 управления передается в арифметико-логическое устройство 3 и там хранится. Далее через одинаковые интервалы времени

О

g t задаваемые устройством 1 управления, процесс измерения повторяется, в результате чего в арифметико-логическом устройстве хранятся цифровые коды U<, U U» П и П . Затем арифметико-логическое устройство 3 производит расчет мгновенного значения

ЭДС и выводит результат измерения на регистрирующее устройство 4.

328689 2 уравнений с пятью неизвестными (К, b, А,ии q) b + Asin(vt, Ь + As1п(цс2

Ь + Ая1п(ис

b + Ая1п(ус

b + Asin(ut

+v), + <р)

+ q)

+q)

+с<> ), U< = Kt +

П. = Кс, +

U =Кс +

П 4 Кс

U =Кс + з У (2) Интервалы времени между отсчетами приняты равными и некратными периоду помехи — Сз — t2 — С4 — С

2« п сд (3) 15 где n — - целое число.

Интервал времени между отсчетами не должен быть кратен периоду помехи, так как в противном случае значения сигнала помехи равны. С учетом (3) можно записать

ыс, +ц = ю(с — 2ьс) +ср

= ис, + f — 2иьс;

?5 Qt2 + Ч = О(Сз — 0 t) +<<> =

tç q rJ)6t>

+ q - =ÿ (t, + a t) + q -=

+ p +я<<с (4)

+g =Q(t> + 2ht) +<<> =

30 сз + Ч

На::одят разности между значениями отсчетов вХодного сигнала юнас

+ 2А sin(— -) х

2 (5)

+ 2А sin() х и с

П = Kat асс — — -) 2

П = Kdt

ght

) 2

К с

Зялt

+ — — ) 2

U з

ccooss(gtз + +q

U

4 х cos(Q а

Предлагаемый способ основан на том, что входной сигнал описывается следующей зависимостью:

U = Kt + Ь + Asin(at +<р ) > (1) где К вЂ” скорость изменения сигнала

ЭДС термопары;

b — значение сигнала ЭДС в момент времени, принятый за начало отсчета с = 0;

А и «> — соответственно амплитуда, частота и фаза сигнала по+ Я

U з

+ 2A sin(- — ) х

@At

45 х соя(цС + q) Вычитают в (5) первое уравнение из второго, второе из третьего, третье из четвертого

-4А sin2 () sin(ut + яьс

2 з а — а

2 <

+V — И аt)s а, — а

+q);

-4А sin2(†-) sin(rd t +

Qht

2 з (б) 2 —,4А sin (— -) ° sin(ut

2 з мехи.

По измеренным ного сигнала U, времени t,, с и тельным отсчетам трем отсчетам входU и U в моменты

t и двум дополни3

H U B моменты составляют пять а„— а

+ Ч +иьс). времени t и t

a = U — U = Kilt + 2A sin() x

aht г < 2

Зя <, <с

35 х соя (цс + q — ----)

< 2 з 132

Производят деление в (б) первого уравнения на второе и третьего. на второе а, — ад sin(ut, + ч — у дс а, — а sin(ut +

Умножают обе части в уравнениях (7) на sin(ca с + ср) а -а — — — — — sin(ut +

3 1 3

+ q ) сояцдс — cos(ut + q ) sin@ ь t; (8) а, — a>

-- — — — sin(ut +ю ) = sin(t + а — а (0 ь

8689

0 = Кс, + b = u,—

15 (5)

U< — 4U< + 60, — 40 + U, 15

Знаменатель дроби в (14) равен нулю, только когда синусоидальная помеха пересекает сигнал ЭДС термопары в момент t> и Кс + b

Следовательно, если выполняется равенство а = а, то мгновенное значение ЭДС термопары в средней точке равно значению третьего отсчета.

Если это равенство не выполняется, то ни числитель, ни знаменатель дроби в (14) не равны нулю, и мгновенное значение ЭДС термопары в средней точке вычисляется по формуле (15). а, — а

Кс, +b=U, (4sin()sin(vt +q)

@дс (13) 50

+ (g)сояидс + соя(Qt) + y)я1пи gt. 20

Суммируют полученные уравнения (8) а,— а, +а -а (3 Ч) а а

2 sin(ut + q ) ñîsèät . (9) 25

Сокращая в (9) sin(ut, +<у ), получают

2(аз — а )

Находят мгновенное значение ЭДС в средней, третьей, точке (с ) из третьего уравнения (2): з + b = U Asin(t з + М) (11)

Значение амплитуды помехи А находят из .второго уравнения (6): аз — а з (12) ЯД t

4sin (— — ) sin(ut + ц> ) 2 ) Подставляя (12) в (11), получают 40 х sin(tat, +Ч) °

Сокращая в (13) sin(Qt + cq), учи2 дс тывая, что q s in2 = 2 (1-сояи дс), подставляя (10) в (13), получают

u-=Кс,+b=u (а — а ) (а — а) -2(а — а) +Ya, — q) 55 (14) .Подставляя в (14) выражения для а, — а4 из (5), получают

Таким образом, предлагаемый способ позволяет измерять мгновенное значение сигнала ЭДС термопары на фоне синусоидальной помехи, при этом сигнал ЭДС в процессе измерения может изменяться по линейному закону, а частота помехи может иметь любое (постоянное по величине на время измерения) значение. Повышение точности обеспечивается тем, что медленные (долговременные) изменения частоты помехи не вносят погрешности в результат измерения, в отличие от известного способа при котором медленные изменения частоты (например, изменения частоты IIpoMhIIIIJIeííoé сети

50 + 0,5 Гц) приводит к погрешности измеренчя.

Формула изобретения

Способ определения мгновенного значения ЭДС термопары на фоне синусоидальной помехи, включающий измерение через равные интервалы времени первого, второго и третьего мгновенных значений выходного сигнала термопары, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения при измерении быстроменяющихся температур и в условиях воздействия помехи произвольной частоты, дополнительно измеряют четвертое и пятое значения выходного сигнала термопары через интервалы времени, равные инетрвалам времени между первыми тремя измерениями, а мгновенное значение ЭДС термопары в момент проведения третьего измерения определяют по формуле (U+ — 2U> + С4)

3 П вЂ” 4П + 6Б — 4U + U выходного сигнала термопары.

Составитель Е, Рязанцев

Редактор О.Юрковецкая Техред Л.Сердюкова

Корректор Г.Решетник

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3475/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная, 4 где U — мгновенное значение ЭДС термопары в момент проведения третьего измерения, U,, Н

П, П, U соответственно первое, второе, третье, четвертое и пятое мгновенные значения