Многоканальное устройство измерения температуры с калибровкой

 

Н И13

ОП И (11))446752

Союз Соаетсмих

Социалистических

Реса ублик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТВЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства(22) Заявлено 29. 02. 72 (21)I753550ЛЖО (51) M Кл.

Я OI Оi I8/00

Я ÎI к I5/00 с присоединением эаявкиГосударственный sawer

Совета Ннннстров СССР во донам нзооретеннй н открмтнй (32) Приоритет(5З1 ДК 536.5З2

/088,8/

ОпубликовансК5.И.74Бюллетень №З8 (45РДата опубликования описания !). 12Л4 (72) Авторы иэобретеиия

А.Ф. Терещенко, А.M.Денисов, И.А.Леженин и Н.И.Свменов (7l) Заявитель

/54/ МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Д3И ИЗМЕРЕНИЯ Т АТУРЫ

С КЖ1ИБРОВКО

Т =tK n++<

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения температурного поля при помощи термопар, в которых перед экспериментом проводят электрическую калибровку измерительных усилителей, и может найти применение в измерительно-вычислительных комплексах в качестве входного блока при измерении температурного поля объекта с помощью термопар.

Известны многоканальные устройства для измерения температуры с калибровкой, содержащие в каждом канале термопару, усилитель, резисторный делитель и двухполупериодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором, а также общий источник образцового ступенчатого напряжения постоянного тока, транзисторный коммутатор, триггер, генератор колебаний и трансформатор, вторичные обмотки которого индивидуально подключены к входам соответ.твующих ьыпвямителей.

В этих устройствах по управляющему сигнал; начала калибровки од2 новременно переключаются все контакты основного коммутатора, в результате чего входы всех измерительных каналов отключаются от дат5 чиков и соединяются с выходами буферных усилителей, а по окончаниии переходного процесса запускается ополнительныи коммутатор, и входы уферных усилителей поочередно под10 ключаются к выходу генератора калибровочного сигнала. Поскольку постоянная времени входных цепей буферных усилителей выбрана значительно меньшей по сравнению с постоянной времени измерительных каналов, то общее время калибровки уменьшается и определяется выражением:

Однако даже в этом случае время, необходимое для проведения калибровки при большом к (например, и. > IP), получается значительным,, 446752 зачастую недопустимо затягивая весь эксперимент в целом. Кроме того, буферные усилители могут вносить дополнительные искажения от дрейфа нуля и нестабильности коэффициента передачи.

Общим недостатком многоканальных измерительных ус ройств с аналогичными схемами калибровки является их низкая надежность что обуоловлено прииенениеи болвиого числа ключей в релейных коммутаторах. К недостаткам рассмотренных устройств следует также отнести и отключение цепи датчика при осуществлении калибровки. Из-за этого, во-первых, изменяются реальные условия согласо ания цепей на входах измерительных усилителей и, во-вторых, исключается возможыость контроля целостности датчика, в частности качества сварки электродов термопары с контролируемым объектом.

Для сокращения времени, необходмого для калибровки по всем каналам, и повышения надежности измерительного эксперимента в каждом канале датчик постоянно соединен через резисторный делитель с соответствующим усилителем, связанным с многоканальным регистрирующим блоком, а во время калибровки через выйрямитель канала, резисторный делитель и вторичную обмотку трансформатора связан с генератором калибровочного сигнала, причем средняя точка первичной обмотки трансформатора соединена с потенциальной шиыои источыика одр азцового ступенчатого напряжения через ключ.

На фиг.I приведена схема описываемого устройства; на фиг.2схема диодного вариайта выпрямителя совместно с выходным резисторыым делителем. устройство содержит и. иыдентичыых каналов, каждый из которых включает термойару Х, измерительный усилитель 2 постоянного тока, резисторный делитель 3 и выпрямитель 4, общий для всех каналов генератор 5 симметричных прямоугольных импульсов высокой частоты следования, трансформатор б, имеющий одну первичную обмотку ? со средней точкой и и отдельных изолированных от земли вторичных обмоток 8 с одинаковым числом витков, источник 9 ооразцового ступенчатого напряжения постоянного тока с управляющим входом 10 и ключ II с управляющим входом I2. ф

Резисторыый делитель 3 подклю чен к выходам выпрямителя 4 и содержит в параллельной ветви низкоомный резистор I3, а в последова, тельнои ветви - резистор 14. Резистор I3 включен ыа входе йзмерительного усилителя 2 последовательно с электродом термопары 1.

Генератор 5 прямоугольных сим„ метричных импульсов содержит высо кочастотный (например, несколько единиц или десятков кйлогерц) автогенератор I5, триггер Хб со счетным входом и вйходыой каскад на

„ переключаемых транзисторах Т7 и IS, образующих двухтактный коммутатор, подключенный к первичной обмотке

7 трансформатора Б. Средняя точка этоР обмотки соедийена с выходом о источника 9 образцового напряжения через ключ П. Управляемые входы транзисторов I7 и IS подключены к прямому и инверсному выходам триггера Хб либо через токоог 5 раничивающие резисторы, либо через другие согласующие элементы, в частыости через разделительйые

RC -цепи.

Входы выпрямителей Ф подключезо ыы к соответствующим вторичным обмоткам 8 трансформатора 6 и в соответствии с фиг.2 выполыены по мостовой схеме на диодах I9, причем ыагрузочная дагоыаль выйрямизб теля соединена с ыизкоомным резистором I3 через Т-образный фильтр низких частот 20, в последовательной ветви которого включены резисторы 2I и 22, а в параллельной вет4о ви - конденсатор 23. Резисторы 2I и 22 выполняют функцию резистора

I4, обеспечивая неооходимый коэффициеыт деления (порядка нескольких тысяч) делителя 3. В то же

4 время оыи в совокупности с конденсатором 23 образуют фильтр низких частот, обеспечивая необходимую частоту среза, равную нескольким десяткам герц.

- o На фиг.Х ые показаны другие измерительные блоки (регистрирующие, преобразующие), которые обычно йодключаются к вйходам усилителей. Также не показан блок управы ленин всего аппаратурыого комплекса, к которому подключаются входы

I0, I2 для совместной синхронизаций их работы во времени.

Устройство работает следующим образом.

Перед проведением эксперимента по сигналу с блока управления производится замыкание ключа П и входной каскад генера ора 5, на44675 чиыавт вырабатывать симметричны прямоугольные импульсы, которые поступают на вход выпрямителеИ Ф.

С помощью выпрямителей Ф и резисторных делителей 5 в цепях термопар формируются калибровочные уровни напряжения постоянного тока милливольтового диапазона поступающие на входы соответствующих усилителей 2. 10

Время установления калибровочного уровня напряжения не превышает нескольких единиц или десятков миллисекунд, что определяется выбором высокой частоты геыератора 5 и соответствующеИ частоты среза у фильтров ыизких чнстот. ,б

Ключ П остается замкнутым в течение всего времени калибров- 0 ки. При этом в каждом канале формируется один или несколько уровней калибровочного сигнала соответственно случаям выработки источником 9 постоянного или ступеычатого напряжения с длительностью ступеыей, например, в несколько единиц или десятых долей секунды.

Выходное напряжение с измерительных усилителей 2 далев поступает B многоканальный регистрирующий блок.

Далее ключ II размыкается, и напряжение ыа выходе выпрямителей быстро возвращается к исходному

ыулевому уровню. Время установления ыулевого уровня напряжения на входах усилителей 2 при выбранных параметрах сглаживающих фильтров составляет ыесколько десятков миллисекунд.

После этого производится включение объекта, и сигналы, вырабатываемые термопарами поступают на входы усилителей 2 обычным образом.

Время Тк, необходимое для проведения калйбровки по всем каналам, определяется следующим выражением:

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Многоканальное устройство для измерения температуры с калибровкой, содержащее в каждом канале термопару, усилитель, резисторыый делитель и двухполупериодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором, а также общий источник образцового ступенчатого напряжения постоянного тока, транзисторный коммутатор, триггер, генератор колебаний и трансформатор, вторичные обмотки которого индивидуально подключены к входам соответствующих выпрямителей, о т л и ч аю щ е в с я тем, что, с целью сокращения времвйи, необходимого для калибровки по всем каналам, и повышения надежности иэмерительыого эксперимента, в каждом канале датчик постоянно соединен через реэисторный делитель с соответствующим усилителем, связанным с многоканальным регистрирующим блоком, а во время калибровки через выпрямитель канала, резисторыый делитель и вторичную обмотку трансформатора связан с геыератором калибровочного сигнала, причем средняя точка первичной обмотки трансфоРматора соединена с потенциальной шиыой источника образцового ступенчатого напряжения через ключ.

У к K 1+ 2, (2) где 1 - время установлвыия калибр овочн ого ур овня н апряжвн ия при замыкании ключа П, < - время установления нулевого уровня напряжения ыа выходе

6 выпрямителей Ф йри размыкайии ключа II.

Сравнивая выражение (2) с выражением (I), замечаем, что ч,, соответствует длительности переходного процесса к, а первое слагаемое в к раз мейьше, чем в известных устройствах.

Учитывая высокую частоту работы генератора 5 и согласованное с этим значение частоты среза фильтров выпрямителеИ Ф, можно считать, что

P) р « 0,11)(°

446752

ig

I !

„1 !

3

I

1 !9 1р

20 иг.2

Составитель i OB

» м Ov С.хейфиц т р аН.Санина карре р !!.(1. ди«лое«

Заказ уф

Изл. лв

Тираж gg) Подписное

Ц1!11!!1!1! 1 осуди рствснного комитета Совета Министров СССР но лелям изобретений и открытий

Москва, 113035, Раугнскан наб., 4

11! лнрияя не «Па гент», Москва, Г-59, Бережковская иаб., 24