Способ определения температуры и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области .температурных измерений и позволяет повысить точность и надежность oqpe- деления температуры исследуемых сред с применением двух резистивных термопреобразователей за счет того. Что результат-измерения не зависит от нестабильности во времени параметров термопреобразовйтелей и параметров .измерительной схемы. Предложенный способ предусматривает использование двух резистивных термопреобразовате- |лей, имеющих разные выходные характеристики ,, и заключается в регистрации выходных сигналов термопреобразователей при двух различных температурах - измеряемой и дополнительной ..и последующем вычислении величины измеряемой температуры по расчетной формуле. Предлагаются различные варианты получения дополнительно температуры - искусственный подогрев термопреобразователей или их перемещение из одной точки среды в другую. Устройство, реализующее предложенный способ, содержит измерительный зонд 1 с двумя термопреобразователями 2 и 3, нагреватели 4 и 5, операционные усилители 6 и 7, резисторы 8 и 9, источник опорного напряжения 10, источник питания 11 нагревателей, коммутатор 12, аналого-цифровой преобразователь 13, микропроцессорный модуль 14, включающий в себя программно-управляемый таймер 15 и центральньЕй процессор 16. 2 с.п. и 3 з.п.ф-лы, 1 ил. ( с о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 01 К 7/ l б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУИАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР

" 21) 4270342/24-10 (22) 05. 05. 87 (46) 07.03. 89. Бюл. ¹ 9 (71) Геологический институт Кольского филиала им. С.М.Кирова АН СССР (72) С.П.Григорян (53) 536.53 (088.8) (56) Заявка Японии № 56-43485, кл. С 01 К 7/16, опублик. 13.10.81.

Авторское свидетельство СССР № 1193472, кл. G 01 К 7/22, 13.04.84..(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области .температурных измерений и позволяет повысить точность и надежность определения температуры исследуемых сред с применением двух резистивных термопреобразователей за счет того, что результат измерения не зависит от нестабильности во времени параметров термопреобразователей и параметров .измерительной схемы. Предложенный способ предусматривает использование

„„SU,„, 1464049 д1 двух резистивных термопреобразовате- лей, имеющих разные выходные характеристики,. и заключается в регистрации выходных сигналов термопреобразователей при двух различных температурах — измеряемой и дополнительной..и последующем вычислении величины измеряемой температуры по расчетной формуле. Предлагаются различные варианты получения дополнительной температуры — искусственный подогрев термопреобразователей или их перемещение из одной точки среды в другую.

Устройство, реализующее предложенный способ, содержит измерительный зонд

1 с двумя термопреобразователями 2 и 3, нагреватели 4 и 5, операционные усилители 6 и 7, резисторы 8 и 9, источник опорного напряжения lO .источник питания 11 нагревателей, коммутатор 12, аналого-цифровой преобразователь 13, микропроцессорный модуль 14, включающий в себя программно-управляемый таймер 15 и центральный процессор 16. 2 с.п. и

Зз пфлы, 1 ил.

1464049

R 01 (1+ Ы1 82 )

Ua

40

R,2 (1+Ы, Е,) о к

4 (1 2, N,2 N,„N 2 ) Изобретение относится к области

,температурных измерений.

Целью изобретения является повышение точности и надежности опреде5 ления температуры. )

На чертеже приведена блок-схема устройства, осуществляющего способ определения температуры, Устрайство содержит измерительный зонд 1 с расположенными в нем двумя термопреобразователями 2 и 3 сопротивления, на которые намотаны проволочные нагреватели 4 и 5 из константана, два операционных усили- 15 тели 6 и 7, два резистора 8 и 9, источник 10 опорного напряжения, источник 11 питания нагревателей, коммутатор 12 ° аналого-цифровой преобра зователь (АЦП) 13, микропроцессорный 20 модуль 14, включающий в себя програмно-управляемый таймер 15 и центральный процессор 16.

Способ определения температуры осуществляется следующим образом. 25

В исходном положении источник 11 питания нагревателей, управляемый, таймером 15, находится в выключенном состоянии. Термопреобразователи 2 и

3 сопротивления размещены в исследуе- 30 мой среде и находятся под воздействием измеряемой температуры 8, . На выходах операционных усилителей 6 и

7 формируются электрические напряжения U „ U2, соответственно:

R c. (1+, 1 )

Ф1 О к

Ф где U — опорное напряжение источника 10; 45

r . — сопротивление резисторов

8и9;

R „, К - сопротивления термопрес бразователей 2 и 3 соответственно при температуре.

e= 0 С; — температурные козффициен(,Ф d2) ты сопротивления термопреобраэователей 2 и 3 соответственно. 55

С помощью сигнала управления таймера 15 коммутатор 12 поочередно подключает к входу АЦП 13 выходы операционных усилителей 6 и 7,, выходные, напряжения которых преобразуются в цифровые коды N „ K 1 „ и i121=К U« (К вЂ” постоянный коэффициент преобразования). Эти коды с выхода АЦП 13 поступают поочередно в центральный процессор 16 и запоминаются в нем.

Затем сигналом управления от таймера t5 включается источник 11 питания нагревателей, подавая напряжение на проволочные нагреватели 4 и 5.

При этом термопреобразователи сопротивления 2 и 3 дополнительно нагреваются и выходные напряжения операционных усилителей 6 и 7 изменяются, По завершении переходных тепловых процессов сигналом управления таймера 15 коммутатор t2 вновь поочередно подает на вход АЦП 13 выходные напря-.. жения операционных усилителей 6 и

7, т.е. напряжения U u U, соответствующие температуре 2 термопре-. образователей

На выходе АЦП 13 формируются коды

N )2 =K ° 012 и N22 =K. Ugg э которые поочередно поступают в центральный процессор 16 и также запоминаются в нем.

Сигналом управления таймера 15 центральный .процессор 16 производит вычисление значения температуры 81исследуемой среды по формуле с4 Н .(Н1, «Ntt)-<1 И1w (N2 -N22) °

Значения температурных козффициентОВ СОПРОтИВЛЕНИй a(, И а 2 тЕРМОПРЕобразователей 2 и 3 записываются в память центрального процессора 16 заранее.

При необходимости: в центральном процессоре 16 может быть вычислено и значение температуры 82 по формуле

Ы N22 (N 31-М1,)-Ы, Ы11 (и М,-И1 )

02 1 4(21 ИЯ 11 1 "22) Как следует из приведенных выражений для определения температур, 4. Способ по пп.t и 3, о т л и— ч а.ю шийся тем, что дополнительную регистрацию выходных сигналов термопреобразователей производят после кх размещения в воде.

5. Устройство для определения температуры, содержащее измерительный зонд с двумя резистивными термопреобраэователями, два операционных усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которых включены резистивные термопреобразователи, источник опорного напряжения,. аналого-цифровой преобразователь и два резистора, первые выводы которых соединены с входами операционных усилителей, а

25 вторые выводы объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, в него введены два проЗ0 волочных нагревателя, намотанных на термопреобразователи, источник питания нагревателей, коммутатор и микропроцессорный модуль, включающий в себя центральный процессор и програм35 мно-управляемый таймер, при этом .оба нагревателя соединены параллельно и подключены к выходу источника питания нагревателей, выходы операционных усилителей подключены к входам коммутатора, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу центрального .

;:процессора, второй вход которого сое45 динен с первым выходом таймера, а его выход соединен с управляющим входом таймера, второй и третий выходы которого подключены к управляющим входам соответственно источника

50 питания нагревателей и коммутатора.

Составитель В.Голубев

Техред И.Дидык Корректор С,Черни

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 816/46 Тираж 573, Подписное

: ВЯИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-3$, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

3 146 последние не зависят от нестабильных во времени параметров термопреобразователей сопротивления (R,и R ), а также от параметров электронной схемы устройства U, r и К.

При геотермических исследованиях, связанных с измерениями температуры донных осадков морей и океанов, предлагаемый способ может быть реализован и беэ искусственного подогрева термопреобразователей сопротивления, т.е. без использования нагревательных элементов. В этом случае оба термопреобразователя сопротивления размещаются последовательно в двух точках донных осадков с различными горизонтальными координата..ми, т.е. точках, имеющих заведомо различные температуры, или переносятся из контролируемой точки донных осадков в воду.

1 Формула из обретения

1. Способ определения температуры, заключающийся в размещении в исследуемой среде двух резистивных термопреобразователей с различными темпера турными коэффициентами сопротивления и регистрации их выходных сигналов, о т.::л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, изменяют температуру реэистив. ных термопреобразователей, дополнительно регистрируют их выходные сигналы и по полученным четырем значениям выходных сигналов термопреобразователей определяют температуру среды.

2. Способ по п.1 ° о т л и ч а ю - шийся тем, что при многократных длительных измерениях температуры в одной и той же точке исследуемой среды дополнительную регистрацию выходных сигналов термопреобразователей осуществляют при их искусственном подогреве.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при геотермичес4049

4 ких исследованиях, связанных с измерениями температуры донных осадков море.. и океанов, оба термопреобраэователя после первой регистрации их выходных сигналов перемещают из одной точки исследуемой среды в другую. ,Ф