Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно устройствам для измерения температуры с компенсацией погрешности термоэлектрических преобразователей (ТП), обусловленной дрейфом их характерисФае 1 тик преобразования с течением времени . Целью изобретения является упрощение и повышение надежности устройства . Код с выхода АЦП 7 поступает на управляемый генератор импульсов 14, изменяя его частоту в соответствии с законом изменения наклона функции временного дрейфа, характеристики преобразования ТП от температуры. Импульсы с выхода генератора 14 в течение интервала времени, задаваемого формирователем временных интервалов 13, поступают через трехвходовые элементы 10 И на входы счетчиков 9 индивидуального учета времени эксплуатации термоэлектрических преобразователей . По сигналам с выходов счетчиков 9, поступающим через второй коммутатор 6 на блок 5 памяти, цифроаналоговый преобразователь.4 формирует сигнал коррекции, поступающий на вход сумматора 3. 2 ил. /У (Л 4 2 Ф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1446491 (S1}4 С 01 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H А ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЖЗБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4087785/24-10 (22) 14.07.87 (46) 23.12.88. Бюл. Ф 47 (71) Тернопольский финансово-экономический институт (72) А.А.Саченко, В.В,Кочан, А.Ф.Карачка, О.А.Вавринюк и B.Ô.Êoáåðíâê (53) 536.532 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1268973, кл. G 01 К 7/22, 1985.

Авторское свидетельство СССР

В 607115, кл . С 01 К 7/02, 1974, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМКРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к температурным измерениям, а именно устройствам для измерения температуры с компенсацией погрешности термоэлектрических преобразователей (ТП), обусловленной дрейфом их характеристик преобразования с течением времени. Целью изобретения является упрощение и повышение надежности устройства. Код с выхода АЦП 7 поступает на управляемый генератор импульсов

i4, изменяя его частоту в соответствии с законом изменения наклона функции временного дрейфа. характеристики преобразования ТП от температуры.

Импульсы с выхода генератора 14 в

1 течение интервала времени, задаваемого формирователем временных интервалов 13, поступают через трехвходовые элементы 10 И на входы счетчиков 9 индивидуального учета времени эксплуатации термоэлектрических преобразователей, По сигналам с выходов: счетчиков 9, поступающим через второй коммутатор 6 на блок 5 памяти, цифроаналоговый преобразователь .4 формирует сигнал коррекции, поступающий на вход сумматора 3. 2 ил.

1446491

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к устройствам для измерения температуры с компенсацией погрешности термоэлек5 трических преобразователей (ТП), обусловленной дрейфом их характерис,тик преобразования с течением времени, и может найти применение в различных отраслях промьппленности, где требуется высокая точность измерения температуры.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его надежности путем исключения из его состава вы- 15 числительного устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — зависимость погрешности измерения ТП от времени эксплуатации при различных 20 температурах.

Устройство для измерения температуры содержит термоэлектрические преобразователи 1, первый коммутатор

2, сумматор 3, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, блок 5 памяти, второй коммутатор 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, блок

8 управления, счетчики 9 индивидуального учета времени эксплуатации 30 термоэлектрических преобразователей (ТП), трехвходовые элементы И 10, функциональный преобразователь 11, блок 12 индикации, формирователь 13 временных интервалов и управляемый генератор 14 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Для того, чтобы обеспечить компенсацию погрешности ТП, обусловлен- 40 ной дрейфом их характеристики преобразования (ХП) под действием постоянной высокой температуры в течение времени эксплуатации, необходимо учитывать температуру, при которой 45 эксплуатируется ТП, а также время, в течение которого ТП при этой температуре находится. Однако это весьма усложняет устройство. Как показывают расчеты и оценки, вместо 50 измерения полного времени нахождения ТП при выосокой температуре можно воспользоваться некоторым условным (эквивалентным) временем эксплуатации. Значение этого условного 55 времени индивидуально для каждого термопреобразователя. Условность времени определяется тем, что его значение может нарастать быстрее физического времени (в области температур, в которой ТП дрейфует быстрее, чем при некоторой температуре, взятой за основу) или медленнее физического времени (в области температур, в которой ТП дрейфует медленнее, чем при температуре, взятой за основу).

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени, когда под управляющим воздействием блока

8 управления первый коммутатор 2 устанавливается в положение, соответствующее подключенному i-му ТП 1, ЦАП 4 находится в положении, соответствующем нулевому выходному напряжению, а счетчики индивидуального учета времени эксплуатации ТП 9 нахо" дятся в исходном (нулевсм) состояний.

Второй коммутатор 6 к своему выходу подключает соответствующий подключенному i-му ТП 1 счетчик индивидуального учета времени эксплуатации

ТП 9. АЦП 7 по сигналу "Запуск" блока 8 управления преобразует выходной сигнал i-го ТП 1, который через первый коммутатор 2 и сумматор 3 поступает на его вход, в цифровой коц и выдаеT в блок 8 управления сигнал "Конец преобразования".

Блок 8 управления в первом цикле работы запрещает прохождение измерительной информации на блок 12 инди- кации. Цифровой код- с выхода АЦП 7 поступает на управляемый генератор

14 импульсов, изменяя его частоту в соответствии с законом изменения наклона функции временного дрейфа ХП

ТП от температуры. В это же время (по сигналу "Конец преобразования" ) блок 8 управления (с задержкой, необходимой для окончания переходных процессов в управляемом генераторе

14 импульсов)разрешает работу формирователю 13 временчых интервалов, который разрешает прохождение в течение определенного времени импульсов через схемы И 10 на счетчик индиви" дуального учета времени эксплуатации ТП 9 соответствующего i-го ТП 1, Код состояния счетчика 9 индивидуального учета времени эксплуатации

ТП подключенного i-ro ТП 1 через второй коммутатор 6 поступает на адресный блок 5 памяти и производит

46491 з 14 выборку соответствующего значения

/ кода напряжения, который преобразуется ЦАП 4 в аналоговый сигнал и поступает на второй код сумматора 3. В сумматоре 3 нескорректированный аналоговый сигнал i-ro ТП 1 суммируется с поправкой, поступающей с выхода

ЦАП 4, и на входе АЦП 7 имеется скорректированный аналоговый сигнал

i-го ТП 1 относительно временного дрейфа ХП ТП в зависимости от температуры. По сигналу "Запуск", поступающему с блока 8 управления, происходит повторный запуск АЦП 7 и преобразованный н цифровой код сигнал поступает на вход функционального преобразователя 1, где осуществляется его линеаризация. На основании сигнала "Конец преобразования", поступакщего из АЦП 7, блок 8 управления разрешает блоку 12 индикации принять с выхода функционального преобразователя 11 код истинного значения температуры и преобразовать его в удобную форму для восприятия оператором.

Аналоги но происходит измерение температурь; и по всем другим и-каналам устроиства. .Частота импульсов генератора 14 должна изменяться относительно некоторого значения, приня-,îãî за основу, в той же пропорции, и которой изменяется скорость дрейфа ТП по отношению к принятому за основу значению. Пусть дрейф ТП (например, градуировки ПР30/6) при работе в диапазоне температур 500-900 С за время эксплуатации до 6000 ч изменяется согласно графикам, представленным

-на фиг.2. Примем за основу кривую дрейфа, соответствующую температуре эксплуатации 500- С. Примем, что допустимая погрешности дискретности корректирующего воздействия не должна превьппать +0,5 С. Анализируя кривую погрешности ТП при 500 С, можно сделать вывод, что корректирующее воздействие с требуемой дискретностью можно получить, изменяя выбираемую ячейку блока памяти через

250 ч эксплуатации ТП при этой температуре. Значения погрешности ТП йй при этом соответствуют ряду.

Значения температур поправок из этого ряда должны быть переведены в термо-ЭДС ТП и записаны в блок 5 памяти. Погрешности ТП при других температурах будут скомпенсированы ускоренным течением условного времени при соответствующих температурах:

Приняв за основу середину диапазона времени эксплуатации, получим следующую характеристику преобразования управляемого генератора 14 (исходя из увеличения погрешности при соответствующих температурах)

500 С вЂ” fî

600 С вЂ” 1,3 f()

?00 С вЂ” 1,4.Е

15 800 С вЂ” 1,6 f, 900 С вЂ” 1,8 f где Й вЂ” частота, принятая за основу.

Длительность импульса „, формируемая формирователем 13, емкость

20 счетчиков 9, частота f генератора

Ъ

14, принятая за основу, количество ячеек N „ блока 5 памяти, период Т опроса каналов устройства и срок эксплуатации ТП Г связаны соотношением ь„ /М T = i „° f

Для времени эксплуатации 6000 ч, периода спроса 1 мин, длительности импульса формирователя 1 с и количество ячеек блока 25 памяти получим

30 частоту генератора 14, принятую за основу 15 кГц.

Блок 8 управления может быть выполнен в виде распределителя импульсов, формирующего на своих выходах управляющие сигналы в соответствии с алгоритмом работы устройства.

Для сохранения кода в счетчиках

9 в процессе всего времени эксплу» атации ТП они должны иметь автоном40 ное (батарейное) питание на все время эксплуатации ТП.

Формула из обретения

45 Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрические преобразователи, подключенные к входам первого коммутатора, сумматор, аналого-цифровой преобразователь, 50 блок индикации, второй коммутатор, входы которого соединены с выходами счетчиков индивидуального учета времени эксплуатации термоэлектрических преобразователей, о т л и ч а ю—

55 щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повьппения надежности устройства, в него введены цифроаналоговый преобразователь, формирователь вреl y ч

4t

Ос

4,3 4500 7,0

4,5 4750 7,2

4,9 5000 7,5

5,2 5250 7,7

5 5 5500 8,0

0 5

2250

2500

250

2750

500

1ь5

3000

750

3250

1000

5,8 5750 8,2

1250

2,8

3500

1500

6000 8 5

6,1

3750

3,2

6,5

4000

1750

3 5

4250

6,7

? 000

5 14464 менных интервалов, управляемый генератор, функциональный преобразователь, трехвходовые элементы И, блок управления и блок памяти, адресные

5 входы которого соединены с выходами второго коммутатора, а выходы подключены к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, вто- 1о рой вход которого соединен с выходом первого коммутатора, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом. управляемого генератора и через функциональный преобразователь подключен к входу блока индикации, при этом выходы трехвходовых элементов И соединены соответственно с входами счетчиков индивидуального .учета времени эксплуатации термоэлектрических преобразователей, первые входы соединены с выходом управляемого генератора, вторые входы подключены к выходу формирователя временных интервалов, а третьи входы соединены с управляющими входами коммутаторов и подключены к первому выходу блока управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами формирователя временных интервалов, блока индикации и аналого-цифрового преобразователя, выход "Конец преобразования" которого соединен с входом блока управления.

1446491

dt C

$ggg f, чу ду rgb ggpd яОО 4000

Фие. 2 Редактор А. Ворович

Заказ 6740/47 Тирах 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

7

Б ф

2

Составитель В.Куликов

Техред М.Моргентал Корректор Н. Король