Устройство для измерения разности температур
Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения разности температур в реальном времени при использовании двух идентичных термопар с нелинейной градуировочной характеристикой. Устройство содержит термопары 1 и 2, делитель напряжений 3, логарифматор 4, перемножитель 5 и нелинейный дискретизатор 6. Нелинейный дискретизатор 6 предназначен для разбиения интервала изменения измеряемых температур на несколько подинтервалов, в каждом из которых формируется функция, являющаяся обратной к градуировочной характеристике термопар. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 К 7/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 42 81216/24-10 (22) 13.07.87 (46) 23,12.90. Бюл. ¹ 47 (71) Физико-механический институт им. Г.В.Карпенко (72) P.А,Варобель, Я.В.Гапонюк, Р.С.Крайкивский и Г.В.Резников (53) 536.5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 508684, кл. G 01 К 7/02, 1972, Линевег Ф. Измерение температуры в технике. Справочник. — М.: Металлургия, 1980, с. 117, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР
„, Ж„„1615569 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения разности температур в реальном времени при использовании двух идентичных термопар с нелинейной градуировочной характеристикой. Устройство содержит термопары 1 и 2, делитель 3 напряжений, логарифматор 4, перемножитель 5 и нелинейный дискретизатор 6. Нелинейный дискретизатор 6 предназначен для разбиения интервала изменения измеряемых температур на несколько подынтервалов, в каждом из которых формируется функция, являющаяся обратной к градуировочной характеристике термопар. 2 ил.
1615569
О
В16
В1=р +р
06 =
0о
В2
Ri3(R13 R14 Я13Я33 R14)I з 13 R14 В15 + R16 (R13 14 + 3" 15(В13
05 06 1ПУ-(Т вЂ”
ЦТ22) (5) которое можно представить в виде
U5 = (А + 06 InKf(TI)) — (А +
45 + U6 .InKf(T2)), (6) Так как функция А+ U6 lnKf(T) формируется обратной по отношению к функции f(T), представляющей собой градуиро50 вочную характеристику термопар на каждом подынтерваëe, То
А+ U6 inKf(T1) = пТ1; (7)
А+ U6 InKf(T2) = пТг, где К, n — коэффициенты пропорционально55 сти.
С учетом полученных соотношений (7) уравнение(6) приводится к виду
05 =- n (Tl — 123) == n ˻, (8)
Таким образом, напряжение 05 на выходе перемножителя 5,.т.е. на выходе всего устройства, пропорционально с достаточно высокой точностьlo разности ЛТ измеряеИзобретение относится к области температурных измерений.
Цель изобретения — повышение точности измерения разности температур при использовании термопар, градуировочная характеристика которых близка к зкспоненциаг ьной зависимости.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— функциональная схема нелинейного дискретизатора, Устройство для измерения разности температур содержит первую и вторую термопары 1 и 2, последовательно соединенные делитель 3 напряжений, логарифматор 4 и. перемножитель 5, а также нелинейный дискретизатор 6, выход которого подключен к второму входу перемножителя 5, а его вход соединен с первой термопарой 1 и первым входом делителя 3 напряжений, второй вход которого подключен к второй термопаре 2.
Нелинейный дискретизатор 6 предназначен для разбиения интервала изменения
I4aMepsevbIx ТеМпераТур Т1 и Тг (Тмин, Тмакс) на несколько подынтервалов, например, три подынтервала, и включает в себя пороговые устройства 7-9, выходы которых подгде К1з, R14, R15, К16 — сопротивления резисторов 13-16 соответственно;
UcM1, UcM2, UcM — напряжения смещения, подаваемые на вторые входы пороговых устройств 7 — 9 соответственно; Uc опорное постоянное напряжение на вторых входах ключей 10 — 12; T ()), Т, Т вЂ” значения температур в крайних точках подынтервалов.
Если напряжение U1 удовлетворяет одА, НОМУ ИЗ уСЛОВИй (4), НаПрИМЕр, UcM1= 1р. 1<
< U1< UcM2= f(T ), то на выходе порогового (г устройства 7 формируется "единичный" потенциал, которым открывается ключ 10 и
ОПОРНОЕ НаПряжЕНИЕ Ucl ПадаЕтСя На РЕЗИстары I3 и 16. При этом на выходе нелинейного дискретизатора 6 формируется напряжение U6 = В1, снимаемое с резистора 16.
ПрИ Ul > U Напряжение U5 на выходе перемножителя 5 определяется выражениеM ключены к первым (управляющим) входам ключей 10-12, и резисторы 13-16, образующие набор резистивных делителей напряжения. Устройство работает следующим образом, Измеряемые температуры Т1 и Т2 преобразуются с помощью термопар 1 и 2 в о напряжения U1 и U2 по нелинейному закону U1 = f(T1); 02 =- f(T2), (1) В делителе 3 напряжение U1 делится на 02 и на выходе его формируется напряжение 0з = — = - -, U1 ferlie (2) 02 фг) которое поступает на вход логарифматора 4. На выходе логарифматора 4 формируется напряжение 04 = 1и U3.= In -(ИТ11 (3) С выхода логарифматора 4 напряжение U4 подается на первый вход перемножителя 5, на второй вход которого поступает напряжение U6 с выхода нелинейного дискретизатора 6. Напряжение U6формируется в зависимости от величины входного напряжения U1, подаваемого на первые входы пороговых устройств 7-9, следующим образом: при01 < 0,„1, (1) (2) llpVIUcM1 = f(T ) 01 < UcM2 = f(T ): (2) (g) (4) при0«2 — f(T ) 01 < UcMä — (Т ), (3) Оо при01 0«з == f(T ) + R14)3 1615569 Составитель В,Голубев Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко Редактор Е.Папп Заказ 3981 Тираж 510 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 мых температур Т1 и Тг. Погрешность измерения разности температур будет определяться в основном точностью воспроизведения функции А + Ое lnKf(T), обратной к функции fP), и может быть уменьшена за счет увеличения числа подынтервалов. Формула изобретения Устройство для измерения разности температур, содержащее две термопары, отличающееся тем,что,сцелью повышения точности измерения для термопар с градуировочной характеристикой, близкой к зкспоненциальной, в него введены нелинейный дискретизатор и последовательно соединенные делитель напряжений, 5 логарифматор и перемножитель, при этом одна термопара подключена через нелинейный дискретизатор к одному из двух входов перемножителя и непосредственно — к первому входу делителя напряжений, к второму 10 входу которого подключена другая термопара.
