Цифровой измеритель температуры

 

Изобретение относится к температурным измерениям и может найти применение в океанографической измерительной аппаратуре. Целью изобретения является повышение точности измерения путем повышения отношения полезный сигнал/шум. Сигнал с генератора 4 подается на последовательно включенные термопреобразователь сопротивления (ТС) 1 и опорный резистор 2. Напряжение на потенциальных выводах ТС 1 уравновешивается напряжением, формируемым третьим трансформатором 13 и первым трансформатором 5, подключенным через повторитель 3 напряжения к опорному резистору 2. Формирователь 17 кода по сигналам с выхода фазочувствительного детектора 16 управляет работой кодоуправляемого трансформаторного делителя 8 напряжения, формирующего компенсирующий сигнал, поступающий через повторитель 9 напряжения на первую обмотку третьего трансформатора 13. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (!1 4 0 01 K 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А STOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССОР (21) 4293525/24-10 (22) 03.08.87 (46) 30.11.89.Бюл. М 44 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР (72) В.В.Воскресенский, Ю.В.Немировский и Ю.И.Шаповалов (53) 536.531 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

II !280340, кл, G Ol К 7/24, 1984.

Вепшек Я. Измерение низких температур электрическими методами. M.:

Энергия, 1980, с.152, рис.10.4. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМЛЕРАТУРЪ| (57) Изобретение относится к температурным измерениям и может найти применение в океанографической измерительной аппаратуре. Целью.изобрете-! ния является повышение точности измерения путем повышения отношения полезный сигнал/шум.Сигнал с генератора 4 подается на последовательно включенные термопреобразователь сопротивления (ТС) 1 и опорный резистор

2. Напряжение на потенциальных выводах ТС I уравновешивается напряжением, формируемым третьим трансформатором 13 и первым трансформатором 5, подключенным через повторитель 3 напряжения к опорному резистору 2. Формирователь 17 кода по сигналам с выхода фазочувствительного детектора 16 управляет работой кодоуправляемого трансформаторного делителя 8 напря- о ения, формирующего компенсирующий

Ж сигнал, поступающий ч ере з пов то оитель

9 напряжения на первую обмотку третьего трансформатора 13 ° 3 ил.

525478 фазочувствительный детектор 16 может быть выполнен по схеме, приведенной на фиг.2, Он содержит малошумящий усилитель 18, полосовой фильтр 1 9 и фазочувствительный выл рлмитель 20 .

Формирователь 17 кода может быть

«ыполне>. по схеме, приведенной на

>1>пг.3. Он содержит реверсивный счет55 чик 21, триггер 22 знака, генератор

23 импульсов, ключ 24, два пороговых > элемента 25,26 и элемент ШП1 27.

Изобретение относится к температурным измерениям и может найти применение в океанографической измерительной аппаратуре, а также. в образцовых средствах измерения температчры.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем повышения отношения сигнал/шум.

Па фиг,l представлена структурная 10 схема цифрового измерителя температуры; на фиг,2 — то же, фаэочувствительного детектора; на фиг.3 — то же, формирователя кода.

Ll»>I>po»oA измеритель температуры 15 содержит термопреобразователь сопро- тивлении (TC) 1 с четырехпрьводной линией связи, опорный резистор 2 для формирования напряжения, пропорционального ч оку протекающему через ТС 1,20 первый повторитель 3 напряжения для .искл>>пения влияния нагрузки на напряжение, снимаемое с опорного резистора 2. генератор 4 для формирования гармонического напряжения пита- 25 ния деличеля напряжения, состоящего нэ ТС 1 и опорного резистора 2 и опорного напряжения для фаэочувствительного детектора, первый трансформатор 5 с первой 6 и второй 7 обмот- 3р клмн для формирования напряжения компенсации начального парения напряжец» » ;» ТС 1, коцоупр>эвляемый трансферы;:торный целитель 8 напряжения для преобразования кода в пропорциональное е«у напряжение, второй повторитель напряжения 9 для исключения влиянн» нагрузк.t на напр>::::ение, снимаемое с выхода кодоуправляемого трансформаторного делителя 8 напряжения, 4р второй трансформатор 10 с первой 11 второй ) 2 обмотками третий трансфорл>атор 13 с первой 14 и второй 15 обмотками,фаэочувствительный детектор

16 и формирователь 17 кода, 45

Цифровой измеритель температуры работает следующим образом.

В установившемся режиме, т.е. при некотором фиксированном значении измеряемой температуры, компенсационная измерительная цепь, состоящая из последовательно соединенных ТС 1, первого проводника линии связи, обмоток 6, 15 и 12 и,четвертого проводника линии связи, уравновешена, ток в этой цепи и напряжение на обмотке 11 равны нулю, а значение кода N на выходе формирователя 17 кода постоянно и соответствует данной температу ре. Если измеряемая температура изменилась, например возросла, то сопротивление ТС 1 возрастает. что приводит к появлению активной составляющей напряжения на обмотке 12 и положительного напряжения на выходе фазочувствителъиого детектора 16, которое при превышении порога срабатывания порогового элемента 25, имеющего положительный порог срабатывания, переводит его иэ состояния "0 в состояние "I". При этом триггер 22 установится в состояние "1" и будет выдавать в реверсивный счетчик 21 сигнал разрешения иа сложение импульсов, поступающих от генератора 23 импульсов с тактовой частотой f (меньшей, чем частота выходного напряжения . генератора 3) через ключ 24, который открыт сигналом "I", поступающим на его управляющий вход с выхода порогового элемента 25 через элемент

ИЛИ 27. Поступающие на счетный вход реверсивного счетчика 21 импульсы . увеличивают значение его выходного кода и коэффициент передачи кодоуправляемого трансформаторного делителя 8 напряжения, выходное напряжение которого, пропорциональное коду N подается через второй повторитель 9 напряжения на обмотку !4 трансформато.. ра 13, на обмотке 15 которого возрастающее напряжение, противоположное по знаку приращению напряжения на

ТС 1, уменьшает ток в компенсационной цепи и напряжение на обмотке 12 трансформатора 10, т ° е. осуществляется автоматическое уравновешивание компенсационной цепи. Процесс уравновешивания протекает до тех пор, пока постоянное положительное напряжение на выходе фаэочувствительного детектора 16 не станет меньше порога срабатывания порогового элемента 25, что

1525478

При этом

Ng,ф

-- — — - )) WÄ,< (2) де N a xe

W 3W4М

3,1 9. 2

В„W,,<

«»

Ro (3) (4) 50

U1 Ui U5 = 0у где U<

U

Э вызовет переход порогового элемента

25 ns состояния "1" в состояние "0", Ключ 24 при этом закроется и прекратится поступление тактовых импульсов в реверсивный счетчик 21. Новое уста5 новившееся значение кода N будет соответствовать новому возросшему значению измеряемой температуры. Если измеряемая температура уменьшится, 10 то уменьшится и сопротивление ТС !, что приведет к появлению напряжения на обмотке 12, сдвинутого на 180 по отношеиио к выходному напряжению генератора 3, и к появлению отрицатель- 15 ного напряжения на выходе фазочувствительного детектора 16, которое при превышении порога срабатывания порогового элемента 26, имеющего отрицательный полог срабатывания, пере- 20 водит его из состояния "0" в состояние "I", обеспечивая тем самьич установку триггера 22 в состояние "0", который выдает сигнал в реверсивный счетчик 21 на вычитание импульсов, и 25 перевод ключа 24 в открытое состояние. Поступающие на вход реверсивного счетчика 21 импульсы уменьшают значение его выходного кода и коэффициент пеоедачи кодоуправляемого де- 30 лителя 8 напряжения, выходное напряжение которого и напряжение иа обмотке 15 трансформатора 13 уменьшается до тех пор, пока отрицательное напРяжение на выхо де детектора 16 не станет меньше порога срабатывания порогового элемента 26, что вызовет переход последнего из состояния "1" в состояние "0", ключ 24 при этом закроется и прекратится поступление 40 тактовых импульсов в счетчик 21. Новое установившееся значение кода Н при этом будет соответствовать новому уменьшившемуся значению измеряемой

I температуры, 45

Условие равновесия компенсационной цели, при выполнении которого выходной код N соответствует измеряемой температуре, имеет вид падение напряжения на ТС 1; напряжение на обмотке 6

55 трансформатора 5; напряжение иа обмотке 15 т ран сфо рма то р à I 3.

Ws.t,,Ht + Ьв

N т Я

« » макс 11 R

5С о наибольшее значение кода; число витков первой 6 и второй 7 обмоток трансформатора 5 соответствен-ное число витков первой 14 л второй 15 обмоток третьего траисформатора 13 соответственно1 сопротивление опорного ререзистора 2;

R 1н+

+ hR@ - сопротивление ТС 1

R» — сопротивление ТС 1 при температуре, соответствующей нижнему пределу измерений;

4 — приращение сопротивления термопреобразователя сопротивления вызванное приJ ращением темпе ратуры.

При выполнении условия

W,,,ЬВ+

N=N факс 1,1»

%2 о

Формула изобретения

Цифровой измеритель температуры, содержащий термопреобразов атель сопротивления с четырехпроводной линией связи, первый потенциальный вывод которого через первый провод линии связи соединен с первым выводом пер» вой обмотки первого трансформато ра, опорный резистор, включенный иеж— ду входом первого повторителя напряжения и общей шиной, фаэочувствительный детектор, сигнальный вход которого подключен к первой обмотке второго трансформатора, а опорный вход соединен с первым выходом генератора, второй повторитель напряжения, отличающийся теи, что, с целью повышения точности лэиеревич, в него введены формирователь кода, 1525478

0пОРй1 )й prod

Корректор С.Черни

Заказ 72)0/34 Тираж 573 Подписное

ВБППТИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 третий трансформатор и кодоупрявляемый трансформаторный делитель напряженил, первый вход которого через формирователь кода подключен к выходу фа5 зочувствительного детектора, второй вход соединен с выходом первого повторителя напряжения, а выход через второй повторитель напряжения соединен с первой обмоткой третьего трансфор- 10 матора первый вывод второй обмотки которого соединен через вторую обмотку второго трансформатора и второй провод линии связи с вторым потенц»»аль»»ы»» выводом термопреобразо-, <

Составитель В. Куликов

Редакто р H. Келемеш Техред Л. Сердюкова вателя сопротивления, а второй вывод соединен с вторым выводом первой обмотки первого трансформатора, вторая обмотка которого подключена к выходу первого повторителя напряжения, при этом первый токовый вывод термопреобраэователя сопротивления через третий провод линии связи соединен с вторым выходом генератора, третий выход которого подключен к общей шине, а второй токовый вывод термопреобразователя сопротивления через четвертый провод линии связи соединен с опорным резистором,