Устройство для измерения температуры

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ис ублми ()666444

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свил-еу (22) Заявлено 16.03. 77 (21) 24C 3860/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано05.06.79.бюллетень ¹ 21

Дата опубликования описания 08.06.79 г (5!) М. Кл.

G 01 К 7/02

G 01 К 15/00

Гмт4афстьаиньй хОватет сссР

N лалам хзебретениф и вткаитхй (53) УЙК 536.53 (088.8) В. Ю. Мильченко, В. В. Кочан и В. А. Кочан (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ!

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно.к устройствам для измерения температуры с коррекцией градуировочной характеристики.

Известно устройство для измерения температуры (1J, содержащее термоэлектрический термометр и корректирующее устройство, подключенные к входам сумматора, выход которого соединен с из мерительным прибором. В этом устройстве периодическая компенсация временного дрейфа градуировочной характеристики термоэлектрического термометра осуществляется по результатам поверки.

Однако известное устройство отличается недостаточной точностью коррекции, кроме того, требует демонтажа термометра и дополнительной аппаратуры при поверке.

Известно устройство, содержащее термоэлектрический термометр, измерительный прибор, калибратор с реперным материалом, источник питания нагревателя калибратора f2). Это устройство .

2 позволяет провести проверку термометра, определить дрейф градуировочной характеристики.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому

3 эффекту является устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр, снабженный калибратором, соединенный с блоком уп равления, измерительный прибор, сумма>< тор, первый вход которого соединен с блоком коррекции аддитивной составляющей погрешности, а выход соединен через коммутатор с измерительным прибо; ром и первым входом блока сравнения, т источник эталонного напряжения (3).

Это устройство обеспечивает не только поверку первичного преобразователя на месте эксплуатации, но и автоматическую коррекцию погрешности, что уве

20 личивает точность измерения.

Но такое устройство не позволяет полностью скомпенсировать погрешность термоэлектрического термометра в широ

66С 14

3 ком диапазоне измерений, а только при одном значении температуры - в точке фазового перехода материала калибрато» ра. По мере удаления от этой точки погрешности измерения будет возрастать, а в случае изменения знака погрешности термоэлектрического термометра погреш ность измерения может оказаться даже большей, чем до введения коррекции.

Цель изобретения - повышение точ- 1О ности измерения в широком диапазоне температур.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры введены блок коррекции мультипликативной составляющей погрешности, второй сумматор, входы которого соединены с блоком коррекции мультипликативной составляющей и термоэлектрическим термометром а выход соединен со вторым 20 входом первого сумматора, второй источник эталонного напряжения, второй комму-, татор, входы которого соединены с источниками эталонного напряжения, а выходсо вторым входом блока сравнения, причем выход блока сравнения соединен с третьим коммутатором, выходы которого соединены с блоками коррекции, а выходы блока управления соединены с управляющими входами коммутаторов и управляющим входом блока коррекции мультипликатной составляющей погрешности.

На фиг.. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 - графики, поясняющие работу устройства.

° Кривая А изображает зависимость погрешности термоэлектрического термометра от температуры, прямая  — зависимость корректирующей ЭДС от температуры.

Устройство содержит снабженный калибратором термоэлектрический термометр 1, сумматор 2, блок 3 коррекции мультипликативной составляющей погреш ности термометра, блок 4 управления, коммутаторы 5, 6, 7, блок 8 коррекции аддитивной составляющей погрешности термометра, сумматор 9, измерительный прибор 10, блок сравнения 11, источники 12, 13 эталонного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Перед измерениями производится калибровка установленного на объект термоэлектрического термометра. Объект переводится в режим постоянного нагрева, блок управления включается на рабогу в режиме калибрования.

Д

Выходной сигнал термометра 1 через сумматоры 2 и 9 поступает на измерительный прибор 10, при этом выходные сигналы блоков 3 и 8 коррекции равны нулю.

В момент фазового перехода реперно го материала при температуре Ф . выходной сигнал термометра 1 становится по стоянным, и блок 4 управления выдает команду в коммутатор 5 на переключение выходного сигнала сумматора 9 с входа измерительного прибора 10 на вход блока 11 сравнения. Выходной сигнал сумматора 9 сравнивается со стандартной

ЭЛС, соответствующей температуре, которая поступает с источника 1 2 через коммутатор 7. Выходной сигнал блока

11 сравнения через. коммутатор 6 поступает на вход управления блока 8 коррекции аддитивной составляющей погрешности, выходной сигнал которого начинает изменяться до тех пор, пока разница между выходными сигналами сумматора 9 и источника 12 стандартного сигнала не станет. меньше порога срабатывания блока 11 сравнения. После окончания процесса фазового перехода реперного материала калибратора блок управления 4 отключает выходы сумматора 9 и источник 12 от входов блока 11 сравнения. При этом погрешность термоэлектрического термометра 1 в начале диапазона измерения, I являющаяся аддитивной составляющей nor» решности, скорректирована. По достиже» нии температуры фазового перехода второго реперного материала при темпера туре 1g(B конце диапазона измерения) по команде блока 4 управления к сравнивающим входам блока 11 сравнения подключаются выходы сумматора 9 и источника 13, выходной сигнал которого соответствует стандартному значению ЭДС при температуре 4z. Выходной сигнал блока 11 через коммутатор

6 поступает на управляющий вход блока 3 коррекции мультипликативной составляющей погрешности термометра. Выходной сигнал этого блока пропорционален измеряемой температуре, что обеспечивается наличием связи между блоком управления и одним из управляющих вхо» дов блока коррекции мультипликативной составляющей. Эта зависимость является линейной. Под действием выходного сигнала блока 11 сравнения в момент калибрования при температуре t устанавливается угловой коэффициент этой пропорциональности. Qo момента калибвого пе ре хода репе рного ма те риала калиб« ратора при температуре tZ.

Схема блока 4 управления должна содержать дифференциатор для фиксации моме нтов фазовых пере ходов ма те риалов калибратора, при которых производная от выходного сигнала термометра равна нулю, а также устройство для формирования сигнале управления приводом блоего реохордов пропорционально температуре.

Предлагаемое устройство обеспечивает автоматическую коррекцию временнотермоэлектрического термометра.

Так как фаза выходных сигналов блоков коррекции может независимо меняться, устройство обеспечивает компенсацию

20 временного дрейфа и первоначального разброса градуировочных характеристик термоэлектрических термометров при любом законе изменения погрешности, в том

При эксплуатации устройства практически отпадает необходимость в предварительной и периодической поверке термоэлектрических термометров, так как компенсация погрешности происходит во всем диапазоне измерения. Это упрощает и удешевляет метрологическое обеспечение

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр, снабженный калибратором, соединенный с блоком управления, измерительный прибор, сумматор, первый вход которого соединен с блоком коррекции аддитивной, составляющей погрешности, а выход соединен через коммутатор с измерительным прибором и первым входом блока сравнения, источник эталонного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок коррекции мультипликативной составляющей погрешности, второй сумматор, входы которого соединены с блоком коррекции мультипликативной составляющей и термо» электрическим термометром, а выход соединен со вторым BKofloM первого сум5 (jQ6 f44 6 рования этот коэффициент был равен нулю, и выходной сигнал блока 3 огсугствовал.

В режиме "Измерение на вход измерительного прибора 1 О вместе с ЭДС термометра поступает корректирующая

ЭДС с блоков 3, 8 коррекции, изменяющаяся с температурой и почти полностью компенсирующая погрешность термометра в широком диапазоне температур. . >o ка 3 для перемещения движка одного иэ

Нескомпенсированной остается только составляющая погрешности, связанная с несовпадением формы кривой погрешности (кривая А ) с зависимостью изменения корректирующей ЭДС or темпера- го дрейфа гРадУиРовочной хаРактеРистики туры (прямая В ), однако она незначительна.

Калибратор, встроенный в защитный чехол термометра 1, представляет собой два небольших объема чисгого металла в графитовой оболочке, имеющей хороший тепловой контакт с горячим спаем термометра.

Блок 8 коррекции аддитивной состав- числе и пРи смене знака погрешности ляющей погрешности может быть выпол- на Различных Участках диапазона изменен, например, на основе моста, питае- Ре"иЯ мого от истрчника опорного напряжения.

В одно из плеч моста включен калиброванный реохорд с управляемым приводом. Входом блока 8 коррекции является обмотка управления привода реохорда, а выходом - напряжение разбаланса моста.

Блок 3 коррекции мультипликативной составляющей погрешности может быть производства, а также позволяет расши35 выполнен на основе моста, источника . рить сферу применения устройства. опорного напряжения и двух Реохордов с независимыми управляющими приводами.

Один реохорд включен в цепь питания моста, второй - в одно из его плеч. Уп4Р равляющий входами блока 3 являются входы обмоток управления приводов, а выходом блока служит. напряжение разбаланса моста. Движок реохорда. включенного в цепь питания моста должен

45 перемещаться пропорционально температуре, а на управляющую обмотку привода второго реохорда поступает выходной сигнал блока 11 сравнения в момент калибрования при температуре tg. До момента калибрования при температуре и мост находится в равновесии и его выходное напряжение равно нулю, хотя напряжение его питания растет с температурой. В момент калибрования напряжение раэбаланса моста увеличивается до тех пор, пока выходной сигнал сумматора 9 не сравняется со стандартным значением

ЭДС, соответствующим температуре фаэо

7 666444,. матора, второй источник эталонного на- Источники информацни, принятые во пряжения, второй коммутатор, входы ко- внимание при эксперткзе торого соединены с источниками эталон- 1. Саченко A. A., Кочан В. А. Повыного, напряжения, а выход — со вторым щенке точности измерения температуры входом блока сравнения, причем выход > с помощью термоэлектрических термометблока сравнения соединен с третьим ров."Измерительная техника," No.. 9, 1974, коммутатором, выходы которого соедине- с. 51. ны с блоками коррекции, а выходы блока 2. Авторское свидетельство СССР управления соединены с управляющими М 339806, кл. G 01 К 7/02, 1970. входами коммутаторов и управляющим 10 3. Авторское свидетельство СССР входом блока коррекции мультипликатив- % 569876, кл. 9 01 К 7/02, ной составляющей погрешности. G 01 К 15/00, 1976.

Фиг. 1

Составитель В. Куликов

Редактор С. Головенко Техред 3. Фанта Корректор А. Гриценко

Заказ 3151/33 Тираж 765 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4