Устройство для измерения температуры

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1 1) 953470 (61) Дополнительное к авт. синд-ву (22) Заявлено 04.01.81 (2! ) 3229778/1 8-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет,Опубликовано 23.08,82. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23.08.82 (54)M. Кл.

<„01 К 7/02

Гооударстееный комитет ссср оо делом изобретений и открытий (53) УДК 536.532 (088.8) В. Ю. Мильченко, В. В. Кочан и В. Н. Востриков (72) Авторы изобретения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры с автоматической проверкой первичного преобразователя на месте эксплуатации.

Известно устройство, содержащее термоэлектрический термометр, измеритель ный прибор, калибратор с реперным материалсм, источник питания калитбратора (11 .

Недостатком его является невозможность определения дрейфа градуировочной характеристики термоэлектрического термометра на объекте эксплуатации.

Известно также устройство, содержащее температурный датчик, показывающий прибор, в котором предусмотрена автоматическая градуировка.

В этом устройстве первичный преобразователь температуры содержит встроенный калибратор, выполненный в виде некоторого количества материала с извест ной температурой .плавления. В момент фазового перехода материала калибратора

2 показывающий прибор фиксирует площадку с постоянной температурой, по которбй можно судить о погрешности всей измерительной системы $2j .

Это устройство позволяет провести проверку первичного преобразователя на месте эксплуатации, однако коррекция пог решности требует участия оператора.

Так как скорость движения диаграммы измерительного прибора при контроле технологических процессов обычно невелика ((„"„или 0,030 /мин), то для получения йа диаграмме четко различимой площадки необходимо, чтобы время фазового перехода материала калибратора составляло несколько минут. Это увеличивает массу калибратора и ухудшает динамические характеристики первичного преобразователя температуры. го

Кроме того, погрешность записи обычно в 2 раза больше погрешности измерения, что ограничивает точность проверки. В том случае, когда измерительный

953470

40

50 прибор не имеет регистрирующего устройства, необходимо постоянное присут ствие оператора для фиксации кратковременной остановки строки прибора во время калибрования.

Устройство не может быть применено, когда непрерывная индикация температуры отсутствует, например в системах централизованного контроля на основе аналогс цифровых преобразователей, когда регист- 10 ратор фиксирует только те значения температур, которые отличаются от.номинал ных на величину, превышающую поле до пуска процесса.

Известно также устройство для измерения температуры, содержащее измерительный прибор, термоэлектрический термометр и блок коррекции погрешнооти, выходы которь.х пощшючены к входам сумматора, калибратор, снабженный нагревателем, источник питания нагревателя. блок управления, блок сравнения, источник стандартного сигнала и комму-. татор. К входам коммутатора подсоединены выходы блока управления и сумматора, а выходы коммутатора вклеены на вход измерительного прибора и блока срав- нения, подключенного вторым входом к выходу источника стандартного сигнала и выходом » к входу блока коррекции, причем выход термоэлектрического термометра соединен также с входом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом источника питания нагревателя калибратора (3

Это устройство обеспечивает не только поверку первичного преобразователя на месте эксплуатации, но и автоматическую коррекцию погрешности, что увеличивает точность измерения.

Однако, структура предполагает выполнение блока коррекции как источника аналогового сигнала, например, в виде моста с управляемым с помощью привода резистором в одном из плеч. Это сужает 45 область использования устройства, так как не позволяет повысить его быстродействие и использовать в многоканальных системах. Наличие управляемого привода на исполнительном микродвигателе снижает также надежность этого устройства, Наиболее близким по технической сущности к данному техническому решению является устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр и блок коррекции, выходы которых подключены к сумматору, калибратор с нагревателем, подключенный к термоэлектрическому термометру, выход которого соединен с входом блока управления, источ ник ста ндартного -сигнала, блок ( управления, один выход которого соединен с нагревателем калибратора, другой— с коммутатором, выход сумматора соединен с коммутатором.

Устройство содержит также компенсатор постоянного тока, входы которого соединены с коммутатором и управляющим выходом блока управления, а выход подключен к блоку коррекции, причем источник стандартного сигнала соединен с коммутатором .

Блок коррекции в этом устройстве выполнен в виде моста, питаемого от стабилизированного источника напряжения, в одном из плеч моста имеется реохори с управляемым приводом. В процессе калибрования изменение выходного сиги:iaa блока коррекции достигается подачей напряжения на обмотку управления привода с выхода компенсатора I 4 J .

Однако такая жесткая ориентация устройства на аналоговые устройства ограничивает . область его применения и является его недостатком. Кроме того, на основе этого устройства трудно построить многоканальную систему, так как быст.— родействие автоматического компенсатора и аналогового блока коррекции в значительной степени ограничено.

Время процесса калибрования будет большим не только иск-за недостаточного быстродействия привода разбаланса моста, но и из-за работы системы коррекции погрешности в колебательном режиме, обычно для процесса уравновешивания в системах с электромеханическим приводом.

Кроме того, класс точности аналогового компенсатора, который обычно значительно ниже чем у современных цифровых вольтметров, будет ограничивать точность измерения.

Наличие подвижных эпзментов в устройстве снижает его надежность, увеличивает вес и габариты прибора.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области использования устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр со втвстроенным калибрато-... ром, подключенный одним из выходов ко входу сумматора, выход которого через коммутатор соединен с одним из входов измерительного прибора, источник стандартного сигнала, подключенный ко второму входу коммутатора, и блок управления, 9534 выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и измерительного прибора, а другой выход термометра соединен также с входом блока управления, введены цифро-аналоговый преобразователь, логический элемент И, счетчик, а также генератор счетных импульсов и пороговый блок, подключенные ко входам логического элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, 1О подключенного ко входу цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен со входом сумматора, причем выход измерительного прибора подключен к входу порогового блока, а выходы блока управле- >s ния, подключенные к входам измерительного прибора и коммутатора, соединены также, соответственно с управляющим входом счетчика и вторым входом логического элемента И. 20

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термоэлектрический термометр 1, снабженный встроенным калибратором; выход термоэлектрического термометра 1 подключен ко входу сумматора 2, с друтим входом которого соединен выход цифро-аналогового преобразователя 3, выход сумматора 2 через ком мутатор 4 подключен ко входу измеритель- ЗО ного прибора 5, ко второму входу коммутатора 4 подключен выход источника 6 стандартного сигнала соответствующего температуре фазового перехода калибратора термометра 1. Выход измерительного прибора 5 соединен со входом порогового блока 7, выход которого подключен к одному из входов логического элемента И 8, с другим входом которого соединен выход генератора 9 счетных импуль-40 сов. Выход элемента И 8 подключен к счетному входу счетчика 10, выход которого соединен со входом следящего цифро-аналогового преобразователя 3.

Устройство содержит также блок 11 упра -45 лещи, ко входу которого подключен выход термоэлектрического термометра 1.

Первый выход блока 1 1 управления подключен к управляющим входам измерительного прибора 5 и счетчика 10, второй выход блока управления 11 соединен с управляющим входом .коммутатора 4 и один из входов логического элемента

И 8.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В режиме "Калибрование" в момент фазового перехода материала калибратора температура рабочего спая термоэлектри70 6 ческого термометра 1 остается в течении некоторого времени постоянной, что фиксируется схемой аифференциатора блока управления. При этом источник стандарт ного сигнала подключается встречно-последовательно с выходом сумматора 2 ко входу измерительного прибора 5. На счетчик 10 поступает команда сброса показаний. Выходной сигнал источника стан дартной ЭДС для обеспечения постоянной полярности выходного аналого-цифрового преобразователя 3 подбирается меньше стандартной ЭДС термометра 1 при температуре фазового перехода калибратора на величину, превышающую максимальное значение погрешности термометра 1.

Таким образом, выходной сигнал сумматора 2 всегда больше сигнала источника 6 стандартного сигнала, поэтому выходной сигнал измерительного прибора 5 больше нуля, что фиксируется пороговым блоком. На входы логического элемента И 8 поступает сигнал блока 11 управления и порогового блока 7, поэтому импульсы генератора 9 беспрепят ственно проходят на вход счетчика 10.

Заполнение декад счетчик 10 преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 3 в аналоговый сигнал, и раэностный сигнал на входе измерительного прибора 5 начинает уменьшаться. Процесс продолжается до момента равенства выходного сигнала

V сумматора 2 сигналу источника стандарт » ной ЭДС, о чем свидетельствует близость к 0 выходного напряжения измерительного прибора 5. Как только это напряжение становится меньше порога срабатывания порс гового блока 7, прохождение импульсов генератора 9 на счетчик 10 через элемент 8 прекращается, и выходной сигнал цифрс-аналогового преобразователя 3 фиксируется.

На этом процесс калибрования заканчи- вается.

В режиме "Измерение" сигнал термоэлектрического термометра 1 суммируется с выходным сигналом цифро-аналогового преобразователя 3, чем достигается коррекция погрешности измерительного канала в точке калибрования.

Устройство отличается от известных более широкой областью использования.

В устройстве могут быть применены любые измерительные приборы KBK аналоговые, так и цифровые. Высокое быст родействие блоков коррекции первичного преобразователя позволяет строить на основе предлагаемого устройства мног<>канальные сист емы. Возможность построенйя всех блоков устройства на интегральрых эл.ементах позволяет изменить габариты и повысить надежность.

Обеспечивается возможность приме»нять цифровые измерительные приборы, . что повышает точность измерения по сравнению с известными устройствами, жестко

I ориентированнь ми на применение аналоговых автоматических компенсаторов. Устройство может найти широкое применение 10 в системах точного контроля температуры в составе комплексов АСУ ТП.Формула изоббретения 15

Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр со встроенным калибратором, подключенный одним из выходов ко входу сум20 матора, выход кото рого через коммутатор соединен с одним кз входов измерительного прибора, источник стандартного сигнала, подключенный ко второму входу коммута9ора и блок упраещ выходы которо» 25 го соедИНены, с управляющими входами коммутатора и измерительного прибора, а другой выход термометра соединен также с входом блока управления, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области использования устройства, и него введены цифро-анал оговый преобразователь, логический элемент И, счетчик, а также генератор счетных импульсов и пороговый блок, подключенные ко BxoLtaM логического элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, подключенного ко входу цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен со входом сумматора, причем выход измерительного прибора подключен к входу порогового блока, а выходы блока управления, подключенные к входам измерительного прибора и коммутатора, соединены также соответственно с управляющим входом счетчика и вторым входом логического элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 339806, кл. 6(01 К 7/02, 1970.

2. Патент США ¹ 3499310, кл. 5 01 К 7/02, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

¹- 569876, кл. Cj 01 К 7/02, 1976.

4. Авторское свидетельство СССР № 679818, кл. Cj 01 К 7/02, 1977. (прототип) .

ВНИИПИ Заказ 6264/68

Тираж 887 Подписное

Фипиап ППП "Патент", г, Ужгород,уп. Проектная, 4