Устройство для измерения криогенной температуры

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

46640 1

Стива Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 05.03.73 (21) 1888287/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 05.04.75. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 10.07.75 (51) М. Кл. G Olk 7/18

Гщдарстеенный комитет

Совета Ыинистров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 536.531(088.8) (72) Автор изобретения

Н. И, Крохин (71) Заяьитель

Львовский отдел Всесоюзного научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРИОГЕННОЙ

ТЕМП ЕРАТУРЫ

Изобретение относится к устройствам для измерения низких температур с помощью термометров сопротивления.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее датчик температуры с термометром сопротивления, преобразователь ьыходного сигнала датчика в последовательность импульсов, импульсный источник питания и узел цифровой индикации, включающий в себя генератор опорной частоты, делитель частоты, схему совпадения, счетную схему, дешифратор и цифровое табло.

Недостатками этого устройства при измерении низких температур являются значительная мощность, рассеиваемая в датчике, и невысокая точность измерения, что обусловлено нелинейностью элементов устройства.

В предложенном устройстве указанные недостатки устранены за счет введения схемы управления, вход которой соединен с выходом преобр азователя, а выходы присоединены к импульсному источнику питания, преобразователю и узлу цифровой индикации, в который дополнительно введен шифратор. Шифратор связан входами с дешифратором, а выходами — с управляющими входами делителя частоты.

На чертеже показана блок-схема предложенного устройства.

Устройство для измерения криогенной температуры содержит датчик температуры в виде термометра сопротивления 1, который питается от источника импульсного напряжения 2. В цепь питания термометра сопротивле5 ния включены резисторы 3 и 4, обеспечивающие уменьшение амплитуды импульсов тока питания термометра сопротивления при увеличении измеряемой температуры. Выходное напряжение термометра сопротивления через

10 последовательно включенный источник напряжения обратной полярности 5, служащий для установки нуля и калибровки устройства, подается на вход преобразователя 6, осуществляющего преобразование выходного сигнала

15 датчика во временной интервал по методу двойного интегрирования.

В преобразователе 6 сигнал через ключ 7 проходит на интегрирующий усилитель 8, а с выхода усилителя 8 — на нуль-орган 9. Кроме

20 того, на вход усилителя 8 через ключ 10 подается компенсирующее напряжение от источника 11. Управление ключами 7 и 10, а также источником импульсного напряжения 2 осуществляется с помощью схемы управления 12, 25 состоящей из ждущего мультивибратора 13, делителя частоты 14, схемы совпадения 15 и триггеров 16 и 17. Цифровая индикация результатов измерения, а также компенсация нелинейностей элементов устройства осущест30 вляется в узле цифровой индикации 18, состо40

3. ящим пз генератора опорной частоты 19, управляемого делителя частоты 20, схемы совпадения 21, счетной схемы 22, дешифратора

23, шифратора 24 и цифрового табло 25. калибровка устройства в начале и конце шкалы осуществляется с помощью резисторов

2б, 27, переключателя 28 и источника 5.

Устройство работает следующим образом.

Со схемы управления 12 на источник импульсного напряжения 2 и ключ 7 одновременно подается импульс длительностью

20 мсек, и с его приходом начинается первый такт интегрирования. При этом на термометр сопротивления подается импульс тока длительностью 20 мсек, на вход интегрирующего усилителя 8 приходит импульсный сигнал, амплитуда которого зависит от измеряемой температуры, а на выходе усилителя 8 появляется нарастающее напряжение. Через

20 мсек после начала такта ключ 7 закрывается, а ключ 10 открывается под действием импульса, пришедшего со схемы управления

12. При открытом ключе 10 на вход усилителя 8 подается компенсирующее напряжение от источника 11, и начинается второй такт интегрирования, во время которого напряжение на выходе усилителя 8 понижается до нуля.

Последовательность работы преобразователя и источника импульсного напряжения определяется схемой управления 12, которая функционирует следующим образом. На вход делителя частоты 14 подаются импульсы частотой 50 кгц со второго разряда управляемого делителя частоты 20. В исходном состоянии с триггера 17 и ждущего мультивибратора 13 на входы схемы совпадения 15 подаются разрешающие сигналы. На третий вход схемы совпадения 15 поступают импульсы с делителя 14 частотой 50 гц. Первый такт интегрирования начинается с того, что задним фронтом одного из импульсов, поступившего с выхода схемы 15, перекидывается триггер 16, который открывает ключ 7 и подает сигнал на источник импульсного напряжения 2. Следующий импульс, поступивший со схемы 15, возвратит своим задним фронтом триггер 1б в исходное состояние и перекинет триггер 17. При этом с одного выхода триггера 17 на схему совпадения 15 поступит сигнал запрета, а с другого выхода — разрешающий сигнал на элемент совпадения 21 и ключ 10. С этого момента прекратится поступление импульсов на триггер

1b, отключится напряжение питания датчика, закроется ключ 7, откроется ключ 10 и в счетную схему 22 начнут поступать импульсы с делителя 20 через схему совпадения 21.

В момент когда напряжение на усилителе 8 достигнет нулевого значения, нуль-орган 9 возвратит в исходное состояние триггер 17 и

ЗО

З5 запустит ждущий мультивибратор 13, с выхода которого поступит сигнал запрета на схему 15, В этот момент закроются ключ 10 и схема совпадения 21, а в счетную схему 22 перестанут поступать импульсы, т. е. цикл измерения закончится и наступит цикл индикации результатов измерений, время которого определяется длительностью импульса ждущего мультивибратора 13. По окончании цикла индикации снимается запрет со схемы совпадения 15, и процесс повторяется.

Скважность импульсов питания датчика определяется длительностью циклов измерения и индикации, а так как длительность второго такта цикла измерения с увеличением измеряемой температуры возрастает, то скважность также увеличивается и средняя мощность рассеивания датчиком уменьшается, что позволяет увеличить измерительный ток. яд узлов, входящих в устройство, имеет нелинейный коэффициент преобразования, а поэтому в устройстве предусмотрена линеаризация суммарной нелинейной фиксации преобразования. Линеаризация осуществляется кусочно-линейной аппроксимацией путем заполнения временных интервалов дискретно изменяющейся через каждый градус частотой. Частота заполнения вырабатывается управляемым делителем частоты 20. Управление набором частоты заполнения для каждого участка аппроксимации осуществляется путем подачи параллельного единично-десятичного кода с декад единиц и десятков градусов дешифратора

23 на шифратор 24, где фактически записана суммарная нелинейная функция, и подачей с шифратора 24 управляющего параллельного кода на управляющие входы делителя частоты 20.

Предмет изобретения

Устройство для измерения криогенной температуры, содержащее датчик температуры в виде термометра сопротивления, преобразователь выходного сигнала датчика в последовательность импульсов, импульсный источник питания и узел цифровой индикации, включающий в себя генератор опорной частоты, управляемый делитель частоты, схему совпадения, счетную схему, дешифратор и цифровое табло, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, устройство снабжено схемой управления, вход которой соединен с выходом преобразователя, а выходы присоединены к импульсному источнику питания, преобразователю и узлу цифровой индикации, в которой дополнительно введен шифратор, связанный входами с дешифратором, а выходами — с управляющими входами делителя частоты.

466401

Составитель Н. Никитин

Текред А. Камышникова Корректор Л. Денисова

Редактор Т, Орловская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1609/15 Изд. № 625 Тираж 740 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5