Устройство для измерения температуры

 

Изобретение касается температурных измерений и позволяет повысить точность измерения путем уменьшения прогрессирующей погрешности термоэлектрического преобразователя (ТЭП). Через спай ТЭП 1 пропускается переменный ток от преобразователя 14, напряжение - ток, подключенного к выходу источника 13 эталонного напряжения. Сигнал с ТЭП 1 через усилитель 2 модулятор - демодулятор поступает на первый вход первого дифференциального усилителя 4, на второй вход которого поступает сигнал с выхода управляемого источника 3 эталонного напряжения. С выхода дифференциального усилителя 4 сигнал через фильтр 6 верхних частот поступает на вход фазочувствительного выпрямителя (ФЧВ) 8, а через фильтр 5 низких частот - на вход второго дифференциального усилителя 7, к выходу которого подключен регистратор 10. На входы третьего дифференциального усилителя 9 поступает сигнал с выхода ФЧВ 8 и делителя 12 напряжения. Компенсация погрешности осуществляется сравнением части эталонного напряжения, снимаемого с делителя 12 напряжения, с амплитудой приращения термоЭДС ТЭП 1 в результате эффекта Пельтье при пропускании переменного тока через спай ТЭП 1. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

{21) 4406716/24-10 (22) 08,04,88 (46) 15,07,90.Бюп, У 26 (71) Запорожский государственный университет (72) Л, А. Галкин (53) 536,532 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 569876, кл, G 01 К 7/02, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 666444, кл, G 01 К 7/02, 1977, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕ-

РАТУРЫ (57) Изобретение касается температурных измерений и позволяет .повысить точность измерения путем уменьшения прогрессирующей погрешности термоэлектрическоro преобразователя (ТЭП), Через спай ТЭП 1 пропускается переменный ток от преобразователя 14 напряжение-ток, подключенного к выходу источника 13 эталонного напряжения, Сигнал с ТЭП 1 через усилитель 2i

Изобретение касается температур- . ных измерений и может быть использо вано при измерении температуры различных сред и .объектов.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры путем . .уменьшения прогрессирующей погрешности термоэлектрического преобразователя.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит термоэлектрический преобразователь (ТЭП) 1, уси„„Я0„„1578513 А 1 (gg)g G 01 K 7/02

2 модулятор-демодулятор поступает на первый вход первого дифференциального усилителя 4, на второй вход которого поступает сигнал с выхода управляемого источника 3 эталонного напряжения.

С выхода дифференциального усилителя

4 сигнал через фильтр 6 верхних частот поступает на вход фазочувствительного выпрямителя (ФЧВ) 8, а через фильтр 5 низких частот — на вход второго дифференциального усилителя

7, к выходу которого подключен регистратор 10, На входы третьего дифференциального усилителя 9 поступает сигнал с выхода ФЧВ 8 и делителя 12 напряжения, Компенсация погрешности осуществляется сравнением части эталонного напряжения, снимаемого с делителя 12 напряжения, с амплитудой приращения термоЭДС ТЭП 1 в результате эффекта Пельтье при пропускании переменного тока через спай

ТЭП 1. 1 ил, литель 2 модулятор-демодулятор (УМД), управляемый источник 3 эталонного напряжения, дифференциальный усилитель 4, фильтр (ФНЧ) 5 низкой частоты, фильтр (ФВЧ) 6 высокой частоты, первый дифференциальный усилитель 7, фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ)

8, второй дифференциальный усилитель

9, регистратор 10 коммутатор 11, целитель 12 напряжения, источник 13 эталонного постоянного напряжения, преобразователь 14 напряжение-ток (ПНТ) и блок 15 управления, 15 785 13 (5) (6) К,S, К,Т, U4 К4(Ка1 - КЗ (3) Устройство работает следующим обPG9OM»

Под воздействием температуры 9< контролируемой сре 4 на выходе ТП

5 генерируется термоЭДС где S „= А +2B Q +ЗСЯ, — чувствитель- 10 и ность ТП в рабочей точке при температуре 6,; А, В и С - постоянные коэффициенты, зависящие от материала электродов ТП; 1 — значение термоЭДС свободных концоs ТП, 15

При замыкании коммутатора 11, управляемого от блока 15, по спаю ТП

1 протекает ток от преобразователя 14 напряжение-ток, представляющего собой генератор тока, При этом спай ТП до- 20 поЛМительно нагревается (охлаждается) в зависимости от направления тока, протекающего по спаю, пропорционально прошедшему по нему количеству электричества за счет эффекта

Пельтье, при этом значение термоЭДС

ТП становится равным

1 = 8,(0,+Д 9)+1„= S, (6,+ КЛ+4 (2) 30

rpe $ - чувствительность ТП при температуре g< = 9, +. д01

ДО=К I — температура дополнительного

I нагрева (охлаждения) спая; 35

К вЂ” коэффициент преобразования тока I в температуру спая.

При управлении коммутатором 11 с частотой Я. от блока 15 управления термоЭДсС ТП 1 будет пульсировать 40 по прямоугольной огибающей, Усиленная УМД 2 термоЭДС передается на один из входов дифференциального усилителя 4, на другой вход. которого . поступает напряжение с выхода управ-. .ляемого источника 3 эталонного напряжения, При разомкнутом и замкнутом ключе коммутатора 11 на выходе дифференциального усилителя 4 соответственно формируются напряжения, равные 50

П4 = К4(К21,— К П ) где К, и К вЂ” коэффициенты усиления

55 усилителей 4 и 2;

К вЂ” коэффициент передачи управляемого источника

3 эталонного напряжения у

U — напряжение на выходе

9 дифференциального усилителя 9, На выходе фильтра 5 низкой частоты формируется напряжение, равное ,П

+ П4

U = К вЂ” — --- у

2 (4) где Кз — коэффициент передачи ФНЧ 5

При выполнении условийД8«6, и S Б, уравнение (4) может быть представлено в виде

U = К,К, К,(S,6,4- — Я,К, 1 + . 1

3 9

Переменная составляющая пульсирующего напряжения выделяется фильтром 6 высокой частоты и выпрямляется фаз очувствительным выпрямителем

8, управляемым от блока 15 управления.

Выпрямленное напряжение равно

»

Н I

Uq. — U4 1

U = К K

S 3 б 2 . 2 8 6

К ° К К х где K и Ks соответственно коэф фициенты преобразования ФВЧ 6 и ФВЧ 8, В дифференциальном усилителе из выходного напряжения ФНЧ 5 вычитается выходное напряжение ФВЧ 8, Усиленная разность напряжений регистрируется регистратором 1О, При выполнении условий К = К8 Кб и К 1 к =

= К U что достигается при выполнении условия (7) (4 сигнал 117 на выходе дифференциального усилителя 7 будет определяться выр еже ни ем

2К7 К < (8)

K 4«k) где Кт — коэффициент усиления дифференциального усилителя 7

К вЂ” коэффициент деления делителя 12 напряжения;

15785! 3

II q — коэффициент преобразования IIHT 14;

U - напряжение источника 13;

Х вЂ” ток.

Составитель В, Куликов

?едактор А,Ревин Техред

Корректор М Самборская

Заказ 1907 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113935, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, источник эталонного напряжения и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три. дифференциальных усилителя, усилитель модулятор — демодулятор, управляемый источник эталонного напряжения, .фильтр верхних частот, фильтр низких частот, фаэочувствительный выпрямитель, делитель напряжения и преобразователь напряжение-ток, вход которого соединен с первым выходом источника эталонного напряжения, а выход через коммутатор соединен с термоэлектрическим преобразователем, подключенжм к входу усилителя модулятор — демоду-, лятор, выход которого соединен с пер5 вым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу управляемого источника эталончого напряжения, а выход подключен к входам фильтра верхних частот и фильтра низких частот, выходы которых соединены соответственно с входом фазочувствительного выпрямителя и первым входом второго диф" ференциального усилителя, выход которсго подключен к регистратору, а второй вход соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя и первым входом третьего дифференциального усилителя, второй вход которого через дели20 тель напряжения соединен с вторым выходом источника эталонного напря жения, а выход подключен к управляющему входу управляемого источника эталонного напряжения, при этом управ25 ляющий вход фазочувствительного выпрямителя соединен с вторым выходом блока управления.