Шумовой термометр

 

/ С.

О П И С. А-М"И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетскнк

Соцналнстнческни

Республнк (126 9 9 3 5 8

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1} Дополнительное к аят. свнд-ву (22) Заявлено 10.10.77 (21} 25 33791/18-10 с присоединением эаявын Н» (23) Приоритет

Опубликовано 25.1 L79. Бюллетень М 43

Дата опубликования опнсання 251179 (51)М. Кл..G 0l К 7j30

Государственный комитет

СССР по деяам изобретений и открытий (->З) ЮК 536. 531 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Олейник, А. A Борисов, В. М. Сумерин и Э. В . Пудр иков (71) Заявитель (54) ШУМОВОЙ 1ЕРМОМЕТР

Изобретение касается температурных измерений.

Известен шумовой термометр для изменения нестационарных температур, содержащий шумовой резистор, включенный на вхоце канала измерения квадрата шумового напряжения с фильтром, устройство для компенсации собственных шумов усилителя (1).

Недостатком устройства является низкая точность измерения температуры.при наличии непереодических помех.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является шумовой термометр, содержащий шумовой резистор, канал измерения шума, канал измерения сопротивления шумово. го резистора, вычислительное - устрой" ство и регулируемый источник питания (2) .

Однако этот шумовой термометр имеет невысокую точность измерения температуры при наличии непереодических помех.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры в условиях непереодических помех.

Это достигается тем, что в шумовой термометр дополнительно введены схема И, логическое устройство, коммутатор, вход которого соединен с шумовым.резистором, а выходы - с входами канала иэкжрения сопротивления щумо" ваго реэистора и канала измерения шума, выход которого через схему И соединен с вычислительным устройством. Канал измерения сопротивления шумового резистора содержит, после довательно соединенные управляемый аттенюатор и измеритель сопротивле" ния, выход которого через блок задержки и непосредственно соединен с входами схемы сравнения и вычисли» тельным устройством. Вход логического устройства соединен со схемами срав" нения, а выходы соединены соответственно с к аналом измерения шума, схемой И, вычислительным устройством, управляемым аттенюатором и через регулируемый источник питания с коммутатором.

На чертеже приведена структурная схема шумового термометра.

Шумовой термометр содержит шумовой резистор 1, коммутатор 2, канал

3 измерения шума, состоящий из измерителя квадрата шумового напряжения и интегратора, схему И 4, управляемый аттенюатор 5, измеритель 6 сопротив. 699358 ления, блок 7 задержки, схему 8 сравнения, логическое устройство 9, регулируеьняй источник 10 питания и вычислительное устройство 11.

Шумовой термометр работает следующим образом .

При отсутствии помех и изменении температуры коммутатор 2 подключает канал измерения шума к резистору 1.

При этом в канале измерения шума осуществляется накопление сигнала на интеграторе. Схема И 4 закрыта. Параллельно осуществляется измерение сопротивления шумового резистора 1, которое пропорционально температуре. Полоса пропускания канала измерения сопротивления равна полосе

15 пропускания шумового канала. Это необходимо для обеспечения одинаковой чувствительности обоих каналов к помехе. Коммутатор предназначен для уменьшения времени питания шумового резистора в режиме измерения сопротивления. Это необходимо для снижения температурной погрешности . измерения, вызванной нагревом шумово- го резистора питающим током. Блок 7 задержки задерживает сигнал пропор-,. циональный сопротивлению шумового резистора 1 на один такт измерения, в результате схема 8 сравнения сравнивает предыдущее и текущее значение ЗО сопротивлений в каждом такте измерения. При отсутствии разницы значений сопротивлений регулируемый источник

10 питания, управляеьый 1погическим устройством 9, формирует малый 35 уровень напряжения, достаточный для измерения сопротивления, а управляемый аттенюатор 5 имеет коэффициент передачи равный 1. В ервом такте измерения сонротивления логическое 4() устройство 9 осуществляет повышение напряжения питания шумового резистора 1, управляя регулируемым источником 10 питания. Эта операция осуществляется беэ поступления сигнала со схемы 8 сравнения, чтобы в пер45 вый такт измерить сопротивление не искаженное помехой, которая может присутствовать сразу s начале измерения. В конце такта измерения логическое устройство 9 осуществляет коррекцию измерения если в процессе накопления сигнала была помеха по цепи обнуления интегратора в канале

3 и открывает схему И 4, пропуская сигнал на вычислительное устройство

1l. Прн возникновении помехи во время накопления шумового сигнала при стационарной температуре) в канале измерения сопротивления также возникает помеха, что проявляется в 60 увелмчеиии результата измерения сопротквления. При этом во втором так» те на схему 8 сравнения поступают сигналы пропорцнональныв измеренным сопротивлениям (П и U "Ra) -отличающиеся друг от друга на величину помехи д0 . Схема сравнения 8 через логическое устройство 9 выдает сигнал регулируемому источнику 10 питания на повышения в п раз напряженияпитания, а также сигнал управляемому аттенюатору 5 на изменение в и раз коэффициента передачи, В результате в третьем такте измерения на выходе измерителя сопротивления получается напряжение U с уменьшенным действием помехи.

Iu,+а ЬЦ вЂ” =u+ "-u

1 где U< — напряжение без действия помехи; а0 — напряжение помехи I

Li3, — скорректированное напряжение с уменьшенным действием помехи в праз °

Далее производится оценка разнос ти (U> — UI ) . Поскольку изменения температуры не было величина (U -()() равна нулю в пределах погрешности измерения. По значениям результатов измерения сопротивлений R и Ry производится оценка величины помехи .

По результатам измерения температуры в канале измерения шума и величины помехи в канале измерения сопро» тивления, производится коррекция полученного значения абсолютной температуры (определяемой каналом измерения шума) в вычислительном устройстве 11 В конце измерения логическое устройство 9 выдает сигнал коррекции шумового напряжения путем подачи по цепи обнуления интегратора в канале 3 напряжения>достаточного для сброса части накоплейного шумового напряжения, пропорциональной среднему квадрату напр 1жения помехи, и производится передача результата измерения шумового канала в вычислительное устройство 11, путем открывания схем И 4. При изменении температуры и отсутствии помехи при обнаружении схемой В сравнения различия между величинами напряжений 0 и U логическое устройство 9 выдает сигнал регулируемому источнику 10 питания на по" выаение в и раэ напряжения питания, а также сигнал управляемому аттенюатору на изменение коэффициента передачи (деления сигнала в и раэ) . При этом на выходе измерителя сопротивления возникает напряжение UI

II(u„ ДО ) ь и 1 т гдето()т - прирост напряжения эа счет изменения температуры.

Так как IIpoHscNIIllo изменение сопротивления эа счет действия температуры, отличия между вторым и третьим тактом измерения сопротивления не будет, Оценка равности (U—

- U<) дает приращение температуры

699358

0 =0„+Ь() + 0

Формула изобретения Ь Цт, При этом результат измерения темйературы по каналу измерения сопротивления шумового резистора поступает в вычислительное устройство. Логическое устройство закрывает схему И, чтобы не вносить погрешность в измерение по шумовому каналу эа счет нестационарности температуры. При совместном действии помехи и нестационарной температуры процесс работы устройства аналогичен, т. е ° постоянно происходит обнаружение разности (U — U ) В результате повышения питания и нормировки на выходе измерителя сопротивления возникает напряжение („+ + ьО

u = =О+ь0 +— 20 т и

При этом также разностью (U>

-u) определяется приращение температуры дП по сигналу которого лот

25 гическое устройство 9 не пропускает сигнал шумового канала на вычислительное устройство 11, закрывая схему И 4. Оценкой разности (U — U9) производится обнаружение помехи. При совместном действии помехи и изм не 30 нии температуры происходит обнуление интегратора в канале 3 измерения шума и только после окончания дейстУ вия помехи логическое устройство 9 вырабатывает сигнал окончания обнуления. Это связано со сложностью определения величины сигнала коррекции в конце измерения при одновременном действии помехи и изменении температуры. Так как накопления шумового 4О сигнала в канале 3 шума не происходит, то логическое устройство 9 не вырабатывает сигнал коррекции в конце измерения. По окончании помехи интегратор в канале 3 измерения шума .накапливает сигнал.

Таким образом в моменты нестационарных температур измерение приращения температуры производится по каналу измерения сопротивления,а при . 50 стабилизации температуры — по шумовому каналу осуществляется оценка абсолютной температуры. Такой процесс измерения необходим иэ-эа эначитель— ной динамической погрешности измерения нестационарной температуры по шумовому каналу, которая превышает погрешность измерения приращения температуры по каналу измерения сопротивления. В результате шумовой термометр может работать с той же точностью при наличии непереодических импульсов помех, которые характерны для реальных условий эксплуатации, что позволяет расширить сферу

его применения

Шумовой термометр, содержащий шумовой резистор, канал измерения шума, канал измерения сопротивления шумового резистора, вычислительное устройство, регулируежюй источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях непереодических помех, в него введены схема И, логическое устройство, коммутатор, вход которого соединен с шумовым резистором, а выходы - с входами канала измерения сопротивления шумового резистора и канала измерения шума, выход которого через схему И соединен с вычислительным устройством, причем канал измерения сопротивления шумового резистора содержит последовательно соединенные управляемый аттенюатор и измеритель сопротивления, выход которого через блок задержки и непосредственно соединен с входами схемы сравнения и вычислительны устройством, вход логического устройства соединен со схемой сравнения„ а выходы соединены соответственно с каналом измерения шума, схемой И, вычислительным устройством, управляемым аттенюатором и через регулируемый источник питания с коммутатором.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 488093, кл. G 01 К 7/30, 1973

2. Авторское свидетельство СССР

9 446774, кл. G 01 K 7/30, 1972 . (протот.ип) .

I

699358

Составитель В . Куликов

Редактор A. Ймелькин Техред H.Añòàëîø Корректор М. Помо.

Заказ 7205/44 Тираж 766 Подпи сное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР

:по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППН Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4