Устройство для измерения высоких стационарных температур

 

Изобретение относится к температурным измерениям. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит термопреобразователь 1, усилитель 2, блок 3 сравнения, аналог 4 термопреобразователя . Ключи 5 и 8, источник 6 опорного напряжения , усилитель 7 с кодоуправляемым коэффициентом усиления, генератор 8, счетчик 10 импульсов, блок И цифровой индикации , блок 12 управления. Введение задатчика 13 числа, регистра 14 последовательных приближений, резисторов 16.1,...,16.п с ключами 17.1,...,17п и образование, новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить погрешность, вызванную изменением показателя тепловой инерции термопреобразователя 1. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

» 4 G 01 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4101602/24-10 (22) 22.05.86 (46) 07.06.88. Бюл. № 21 (72) Б. И. Гиль, Н. Г. Ковальчук, П. Д. Маркив, Л. М. Тищенко и P. В. Друк (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 939963, кл. G 01 К 7/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1234729, кл. G 01 К 7/02, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЫСОКИХ СТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУР (57) Изобретение относится к температурным измерениям. Цель изобретения — поÄÄSUÄÄ 1401293 А1 вышение точности измерения. Устройство содержит термопреобразователь 1, усилитель 2, блок 3 сравнения, аналог 4 термопреобразователя. Ключи 5 и 8, источник 6 опорного напряжения, усилитель 7 с кодоуправляемым коэффициентом усиления, генератор 8, счетчик 10 импульсов, блок ll цифровой индикации, блок 12 управления. Введение задатчика 13 числа, регистра 14 последовательных приближений, резисторов 16.1,...,1б.п с ключами 17.1,...,17п и образование, новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить погрешность, вызванную изменением показателя тепловой инерции термопреобразователя 1. 1 ил.

1401293 ным резистором Ro и резисторами R„.

Яаб и

5 Яаб Яо + .g g; где go= 1/Ro, g;= 1/R;; m(и.

Подстройка постоянной времени аналога осуществляется в результате ряда повторных погружений термопреобразователя из

10 среды с исходной температурой 6 в среду с известной температурой 6, которой соответствует выходной сигнал термопреобразователя1 1..

40

Устройство работает следующим образом.

Как известно, показатель тепловой инер- 45 ции является величиной непостоянной и зависит от условий теплообмена, а также из меняется вследствие эксплуатации. Следовательно, в устройстве должна быть предусмотрена подстройка постоянной времени электрического аналога термопреобразователя под значение показателя тепловой инерции термопреобразователя.

Постоянная времени аналога термопреобразователя определяется

Та= С Яаб, 55 где С вЂ” емкость конденсатора аналога;

Каб — СОПрОтИВЛЕНИЕ МЕжду тОЧКаМИ а — б, определяемое постоянно включенИзобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения высоких стационарных темпе ратур с помощью термопреобразователей с верхним пределом измерения, меньшим температуры измерения.

Цель изобретения — повышение точ ности измерения путем уменьшения погрешности, вызванной изменением показателя епловой инерции термопреобразователя.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения высоких стационарных температур.

Устройство содержит термопреобразователь 1, усилитель 2, блок 3 сравнения, электрический аналог термопреобразователя 4, первый ключ 5, источник 6 опорного напряжения, усилитель 7 с кодоуправляемым коэффициентом усиления, генератор

8 счетных импульсов, второй ключ 9, счетчик 10 импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами кодоуправляемого усилителя 7 и с входом блока 11 цифровой индикации, блок 12 управления, вход которого связан с термопреобразовате лем 1, один выход — с управляющим входом первого ключа 5, другой выход — с, управляющим входом второго ключа 9, чет( вертый выход — с выходом задатчика 13 числа, выход которого соединен со счетчиком 10 импульсов, а третий выход — с одним входом регистра 14 последовательных приближений, другой вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход— с управляющими входами ключей параллельно включенных резисторов электрического аналога термопреобразователя.

Электрический аналог преобразователя

4 включает в себя конденсатор 15 и резисторы 16, 16.1,...,16.п, с дополнительными клю, чами 17.1,...,17 и, управляемыми сигналами с выходов триггеров, входящих в состав регистра 14 последовательных приближений (не показаны) . Кодоуправляемый усилитель 7 включает в себя операционный усилитель 18, резистор 19 обратной связи с сопротивлением К- и входные резисторы

20. 1,...,20.и.

На первый вход блока 3 сравнения в режиме подстройки поступает сигнал

U((t) = К (UH — UO) (1 — е ), где К1 — коэффициент усиления усилителя 2;

U — значение выходного сигнала термопреобразователя, соответствующее температуре С4; т — постоянная времени (показатель тепловой инерции термопреобразователя); — текущее время.

В счетчик 10 импульсов с помощью задатчика 13 числа, который представляет собой набор переключателей, с помощью которых на установочные входы счетчика 10 подаются потенциалы, соответствующие нулю или единице, записывается определенное число N„, которое выбирается из соотношения:

К1(11а — Uo}= Ro, g N„U ; где UK — выходное напряжение источника опорного напряжения 5;

Кба — СОПрОтИВЛЕНИЕ В ЦЕПИ ОбратНОй связи усилителя 7;

1 д N„

=исаа †входное сопротивление на входе усилителя 7;

g — единичная проводимость на входе усилителя.

При этом Ка g N„= K2=const — коэффициент усиления усилителя 7.

На второй вход блока 3 сравнения поступает сигнал

U2(t)= K2VK (1 — e ").

При каждом переносе термопреобразователя из среды с температуро" 0 в среду с температурой 6 с помощью регистра 14 последовательного приближения включаются очередные резисторы 17.i (i= 1...п) .

Полярность сигнала на выходе блока 3 сравнения зависит от знака разности сигналов на его входах, Сигнал от блока 3 сравнения принимается регистром 14 последовательного приближения по команде от блока

12 управления. При переборе значений R;, часть из которых оказывается включенными, а часть отключенными, сигналы на вхо1401293 откуда при т.= т т

К (U» — Uo ) 10

N КО.

Формула изобретения

U1(t)= Ki (U» — U.) (1 — е ).

ВНИИПИ Заказ 2518/39 Тираж 607 Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дах блока сравнения станут равными, тогда

К (Ua — UUa ) (1 — е ) =Roc g N„U» (1 — е а тэ= т= С R»6.

Устройство готово к измерению, при этом постоянная времени аналога равна показателю тепловой инерции.

В режиме измерение низкотемпературный термопреобразователь переносится из среды с температурой С4 в среду с температурой 9». Выходной сигнал термопреобразователя изменяется во времени по закону

U (t) =Uo+ (Ux — Uo) (1 — е" ), где U» — напряжение на выходе термопреобразователя, соответствующее температуре 6 .

В усилителе 2 происходит вычитание напряжения постоянного смещения Uo и усиление сигнала термопреобразователя. На вход блока 3 сравнения поступает напряжение

В момент касания термопреобразователем 1 среды измерения на блок 12 управления поступает сигнал запуска, реализация которого может быть осуществлена, например, путем замыкания цепи блок управления-термопреобразователь — электропроводная среда измерения (например металл) — земляная шина. Блок управления замыкает ключ 5 и через промежуток времени, определяемый дорегулярным режимом термопреобразователя, замыкает ключ

9 для прохождения импульсов с генератора 8 счетных импульсов на счетчик 10. При замыкании ключа 5 происходит заряд конденсатора электрического аналога термопреобразоват ля по закону

Ua (t) = U» (1 — е т" )

На второй вход блока сравнения 3 поступает сигнал

U2(t) = К211. (1 — e ).

При замыкании ключа 9 коэффициент 40 усиления усилителя 7 начинает изменяться

К2= RocGy= Roc Х a;g= К.дХ, 1= где Ыу — сумма проводимостей резисторов, подключаемых ко входу усилителя 45 с помощью счетчика; а; — весовой коэффициент i-ой проводимости;

N — выходной код счетчика, соответствующий числу импульсов, про- 50 шедших на счетчик.

В момент равенства Ui (t) = Uz(t) блок 3 управления выходным сигналом закрывает ключ 9 и счетчик 10 прекращает счет импульсов. При этом

К|(U» — 1А) (1 — е т )=К. gNU.(1-е ), т.е. прямо пропорционально разности измеряемой и исходной температур.

Введя в блок цифровой индикации смещение на известную исходную температуру

Оа, получают показание измеряемой температуры

Устройство для измерения высоких стационарных температур, содержащее термопреобразователь, подключенный к входу усилителя, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом усилителя с кодоуправляемым коэффициентом усиления, управляющие входы которого подключены к выходу счетчика импульсов, соединенному с блоком индикации, а вход соединен с выходом электрического аналога термопреобразователя, состоящего, из последовательно включенных постоянного резистора и конденсатора, источник опорного напряжения, выход которого через первый ключ, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, подключен к электрическому аналогу термопреобразователя, второй ключ, вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, первый управляющий вход подключен к выходу блока сравнения, выход соединен с входом счетчика импульсов, а второй управляющий вход подключен к второму выходу блока управления, вход которого связан с термопреобразователем, отли таюи4ееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены задатчик числа, регистр последовательных приближений, дополнительные ключи и группа параллельно включенных посредством дополнительных ключей резисторов, подключенная к выводам постоянного резистора электрического аналога термопреобразователя, причем управляющие входы дополнительных ключей соединены с выходами регистра последовательных приближений, первый вход которого соединен с выходом блока сравнения, а управляющий вход подключен к третьему выходу блока управления, четвертый выход которого соединен с задатчиком числа, выход которого подключен к установочным входам счетчика импульсов.