Устройство для автоматической поверки термоэлектрических термометров из неблагородных металлов в динамическом режиме

 

Союз Советскик

Сециавистическнк

Респубпии

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 657278 (61) дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено0507,76 (21) 2378794/18-10 с присоединением заявки № — . (51)м К

G 01 К 15/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (68) УДК 536.5 (088.8) Опубликовано 1504,79,Бюллетень № 14

Дата опубликования описания,1504,.79 (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИя В.Ю, Мильченко, М.A. Гаранин и В.А. Кочан

Pl) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОВЕРКИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЕРМОМЕТРОВ ИЗ НЕБЛАГОРОДНЫХ

МЕТАЛЛОВ В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для автоматизированной поверки термоэлектрических термометров из неблагородных металлов в динамическом режиме.

Известно устройство для автоматической поверки технических термопар (термоэлектрических термометров) из неблагородных металлов в динамическом режиме (11, состоящее из электрической печи, коммутирующих и разделительных устройств, двухкоординатного самописца и образцовой термопары.

В этом устройстве программный за- 15 датчик ЭДС включен в разделительное устройство, позволяющее выполнять непосредственно запись на двухкоординатном автоматическом потенциометре отклонений ЭДС поверяемых термопар от градуировочных таблиц в зависимости от температуры рабочего спая.

Однако для осуществления поверки с необходимой точностью в рассматриваемом устройстве необходимо строгое 25 равенство показаний тепловой инерции образцового и поверяемых термоэлектрических термометров, что возможно только при равенстве диаметров их термоэлектродов. ЗО

Различие в постоянных времени и запаздывании образцового и поверяемых термоэлектрических термометров, обусловленное разницей в диаметре их термоэлектродов, приводит к значительным погрешностям при поверке в динамическом режиме.

При выходе печи на регулярный тепловой режим выходной сигнал поверяемого термоэлектрического термометра, имеющего большие значения постоянной времени и запаздывания, будет отставать от выходного сигнала задатчика стандартной ЭДС, управляемого образцовым термоэлектрическим. термометром, на некоторую величину д Е в, являющуюся динамической погрешностью поверки. Для того, чтобы учесть эту погрешность как адцитивную составляющую полной погрешности поверки, необходимо с высокой точностью сохранять постоянной скорость нагрева печи прн поверке.

Известно устройство для поверки технических термопар (2), содержащее цепи поверки термопар, связанные компенсационной цепью через вспомагательные цепи. В этом устройстве обе цепи поверки выполнены из последовательно соединенных стабилизированного источника тока, образцового магазина сопро657278 тивлений, переменных резисторов, одна из компенсационных цепей снабжена делителем напряжения и переменным резистором, а вторая — резистором, закорачивающим вход нуль-органа, выполненного в виде усилителя, который через pBBepcHBHbIA двигатель связан с 5 калиброванным реохордом,компенсационной схемы.

Недостатком устройства является невозможность точной поверки в динамическом режиме.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для автоматической поверки термопар 13, содержащее образцовый термоэлектрический термометр, подклю->5 ченный к входу преобразователя ЭДС, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства, ко второму входу которого через коммутатор подключен поверяемый термоэлектричес- 20 кий термометр, а к его выходу подключено регистрирующее устройство.

В этом устройстве преобразователь

ЭДС образован автоматическим компенсатором и электромеханическим функцио,нальным преобразователем, а измерительным прибором является второй компенсатор постоянного тока.

Недостатком устройства является большая погрешность при автоматичес- 30 кой поверке в динамическом режиме.

Целью изобретения является повышение точности автоматической поверки термоэлектрических термометров из неблагородных металлов в динамическом режиме.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены контрольный термоэлектрический термометр, вычислительное устройство, блок управления и генератор тактовых импульсов, при- 40 чем контрольный термометр подключен к входу вычислительного устройства, выход которого соединен с входом блока управления, выходы блока управления подключены к управляющим входам 45 преобразователя ЭДС и коммутатора, а выход тактового генератора соединен с управляющим входом вычислительного устройства и вторым входом управления преобразователя ЭДС. 50

Кроме того, вычислительное устройство содержит электрический аналог поверяемого термометра, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого через запоминающее и ключевое устройство подключен к входу электрического аналога.

На фиг.l изображена блох-схема описываемого устройства; ..на фиг.2 блок- схема вычислительного устройства," на фиг.3 — изменение выходного напряжения преобразователя ЭДС и ЭДС поверяемого термометра при поверке.

Устройство для автоматической поверки термоэлетрических термометров 65 содержит термоэлектрический термометр 1, преобразователь ЭДС 2, вычитатающее устройство 3, коммутатор 4, измерительное и регистрирующее устройство 5, контрольный термоэлектрический термометр 6, вычислительное устройство 7, блок управления 3, генератор тактовых импульсоя 9.

Образцовый термометр 1 подключен к входу преобразователя ЭДС 2, выход которого соединен с одним из входов вычитающего устройства 3. Выходы поверяемых термоэлектрических термометров подключены к входам коммутатора

4, выход которого соединен с другим входом вычитающего устройства 3, к выходу которого подключено измерительное и регистрирующее устройство 5.

Контрольный тсрмоэлектрический термометр 6 подключен к входу вычисл тельного устройства 7, выходы которого подключены к управляющему входу преобразователя ЭДС 2 и к входу блока управления 8, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора.

К управляющему входу вычислительного устройства 7 и ко второму входу управления преобразователя ЭДС 2 подключен выход генератора 9 тактовых импульсон. Выход блока управления 8 соединен с управляющим входом коммутатора 4.

Вычислительное устройство 7 содержит электрический аналог 10 поверяемого термоэлектрического термометра, коммутатор 11, за-Фл|инающее устройство 12, компаратор 13.

Контрольный термоэлектрический термометр б подключен к входам аналога 10 и коммутатора il, выход которо;о соединен с запоминающим устройством 12. Ко входам компаратора 13 подключены выходы запомйнающего устройства 12 и аналога 10, К управляющему входу коммутатора 11 подключен выход генератора 9 тактовых импульсов, Выход компаратора 13 подключен K входу блока управления 8.

Устройство работает следующим образом.

В режиме проверки температура печи изменяется по линейному закону (регулярный тепловой режим). Диаметры т ермоэлектродов контрольного б и образцового 1 термоэлектрических термометров равны, поэтому их динамические характеристики (постоянная времени и за-: паздывания) также совпадают.

В момент t (см.фип. 3) подачи управляющего импульса с выхода генератора 9 коммутатор 11 подключает к вхоДу запоминающего устройства 12 выход контрольного термоэлектрического термометра б и, таким образом, на одном

Н3 входов компаратора 13 фиксируется

ЭДС контрольного термоэлектрического термометра б в момент б57?78

Одновременно упранляющий импульс генератора 9 подается на управляющий

-.ход преобразователя ЭДС 2, лри этом преобразователе запоминается ныход.ое напряжение, равное стандартному значению ЗДС поверяемого термометра С, при температуре печи Т,1 в момент 5 I времени „. В момент времени (,4 ЭДС лоэеряемого термоэлектрического тер";-:летра будет равно некоторому значению г, причем E, ) P (см.фиг.3), так как постоянная гремени и запаздывание поверяемого термометра значительно превышают эти характеристики для образцового термоэлектрического термометра, В момент времени ЭДС контроль- 15 ного термоэлектрического термометра б подается также на вход электрического аналога 10 поверяемого термометра.

Электрический аналог 10 представляет из себя инерционное звено перного порядка с запаздыванием, характеристики которого (постоянная времени и запаздывание) идентичны динамическим характеристикам поверяемых термоэлектрических термометров, поэтому выходной сигнал аналога 10 будет совпадать

25 по фазе с изменением выходного сигнала поверяемого термоэлектрического термометра.

В момент 1 равенства выходного напряжения аналога 10 ЭДС контрольного термоэлектрического термометра б, зафиксированной в момент (..1 запсминающим устройством 12 на втором входе компаратора 13, компаратор 13 выдает в блок управления 8 сигнал на начало поверки. Таким образсм, вычислительное устройство 7 осуществляет вычисление момента й4,= + - 1 задержки выходного сигнала преобразователя

ЭДС. 40

Задержка выходного сигнала преобразователя ЭДС 2 на время а(. позволяет устранить динамическую составляющую погрешности поверки, связанную с различием в динамических характерис-45 тиках образцовсго и поверяемого термоэлектрических термометров.

В момент 4. блок управления 8 выдает команды управления коммутатором

4, который в циклическом режиме осуществляет подключение выходов поверяемых термоэлектрических термометров к входу вычитающего устройства 3, на другом входе которого зафиксировано стандартное значение ЭДС, в момент

Разности между ЭДС поверяемых

55 термоэлектрических термометров и стандартным значением ЭДС измеряются и регистрируются устройством 5.

После окончания цикла поверки с блока управления 8 поступает сигнал управления на блок преобразования

ЭДС 2,который переключается с режима запоминания на режим отслеживания изменения выходного сигнала образцового термоэлектрического термсметра 65

1 до прихода очередного тактоного импульса с генерат<.ра 9, после чего несь цикл повторяется, Управляющий вход н описанном выше блоке преобразования ЭДС 2 может быть построен на основе триггера и управляемом им реле. Переключение триггера осуществляется импульсами тактового генератора 9 или блока упоавления 8.

Контакты реле коммутируют цепь питания исполнительного двигатег я привода компенсации измерительной схемы автоматического компенсатора постоянного тока, входящего в состав преобразователя ЭДС ° В первом устойчивом положении триггера контакты реле замкнуты, и компенсатор в обычном режиме отслеживает изменение выходного сигнала образцового термоэлектрического термометра, После прихода очередного управляющего импульса триггер переключается но второе устойчивое положение, контакты реле размыкаются, и цель питания двигателя привода компенсации разрывается.

Положение подвижной части компенсатора и связанного с ней механически функционального преобразователя фиксируется, чем достигается запоминание выходного напряжения преобразователя 2 íà момент прихода управляющего импульса.

Следующий импульс управления вновь изменяет состояние триггера, и преобразователь переходит н режим отслеживания ЗДС образцоного термоэлектрического термометра 1.

Таким образом, предлагаемое устройство может работать без снижения точности поверки при различных, в том числе и больших, скоростях нагрева при отклонении закона изменения температуры печи от линейного, что обеспечивает наименьшее время процесса поверки. Поскольку нет необходимости стабилизации температуры на точках поверки, могут быть применены более простые и дешевые системы регулиро вания температуры поверочной печи.

В принципе, поверку можно проводить при произвольном законе изменения температуры печи, некоторые ограничения могут быть наложены только на вторую производную процесса.

Поверка может проводиться как в режиме .нагрева, так и в режиме охлаждения (когда температура изменяется по экспоненциальному закону, что дает возможность вообще исключить регулятор -.емпературы из комплектапонерочного оборудования. Важным достоинством заявляемого устройства является полная автоматизация процесса поверки.

Заявляемое устройство может найти применение ь различных отраслях промышленности для повышения производительности поверки термоэлектрических

657278

Формула изобретения

Риг. 2

Составитель В. Куликов

Техред М.Келемеш Корректор O.Äèëàê

Редактор С;Хейфиц

Эаказ 1779/39

Тираж 7б5 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная,4 термометров из неблагородных металлов.

1. Устройство для автоматической 5 поверки термоэлектрических термометров из неблагородных металлов в дина" мическом режиме, содержащее образцовый термоэлектрический термометр, под ключенный к входу преобразователя ЭДС,р выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства, к второму входу которого через коммутатор подключены поверяемые термоэлектрические термометры, а к его выходу подключено регистрирующее устройство, о т л ич а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности поверки, в него введены контрольный термоэлектрический термо-.. метр, вычислительное устройство, блок управления и:генератор тактовых импуль- сов, причем контрольный термометр подключен к входу вычислительного устройства, выход которого соединен с входом блока управления, выходы блока управления подключены к управляющим входам преобразователя ЭДС и коммутатора, а выход тактового генератора соединен с управляющим входом вычислительного устройства и вторым входом управления преобразователя ЭДС.

2. Устройство по п.l о т л и ч а ю щ е е ся тем, что вычислительное устройство содержит электрический аналог поверяемого термометра, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого через запоминающее и ключевое устройстsa подключен к входу электрического аналога.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Авторское свидетельство СССР

Р 165327р кл. 601 К 15/00,1963.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 474705, кл. QOl К 15/00,1972.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 481798, кл. G01 К 15/00,1973.