Устройство для измерения разности температур

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>968633 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 27. 04. 81 (21) 3283272/18-10 (511М. Ктт.з

G 01 К 7/16 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

РЗ) УДК 536.53 (088. 8) Опубликовано 23.10.82. Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 23. 10. 82 (72) Автор изобретения

В. Д. Гринец (71) 3aяв итель

Львовский ордена Ленина политехнический им. Ленинского комсомола

1,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР

Изобретение относится к температурным измерениям и:предназначено для точного измерения разности температур приборами следящего уравновешивания в комплекте с нелинейными термометрами сопротивления.

Известно устрсйство для измерения разности температур, содержащее два термопреобраэователя сспротивления, потенциальные выводы которых подключены к входам одного блока преобразования, включающего в себя запоминающе конденсаторы и управляемые ключи, второй блок преобразования, реохорд, генератор, усилитель переменного тока, фазочувствительный усилитель, двигатель связанный с движком реохорда, источник напряжения $1).

Недостатком устройства является наличие значительной погрешности измерения разности температур при использовании термопресбразователей сопротивления с нелинейной характеристикой преобразования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является .устройство для измерения разности температур, содержащее источник постояннсго напряжения, к выходу которого подключены последовательно соединенные компенсационный резистор н два термопреобразователя сопротивления, первый блок преобразования, входы которого соединены с потенциальными выводами компенсационного резистора и первого термопреобраэователя сспротивления, второй блок преобразования, входы которого соединены со вторым термопреобразователем сопротивления и резистором обратной связи, первый усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходами первого и второго

15 блока преобразования,а выходы через фазочувствительный усилитель соединены с резистором обратной связи, третий блок преобразования, входы которого соединены с потенциальными выводами термопреобраэователей сопротивления, второй усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходным зажимом третьего блока преобразования, а выход через

25 второй фаэочувствительный усилитель соединен с двигателем, механически связанным с движком реохорда токовый вывод которого соединен с земляной шиной, а потенциальные выводы

30 и движок реохорда соединены со вхо968633 дами четвертого блока преобразования, выходной зажим которого соединен с земляной шиной, генератор, выходы которого соединены с управляющими входами блоков преобразования, каждый из которых включает в себя 5 запоминающие конденсаторы и ключи(2).

Недостатком известного устройства является значительная погрешность измерения разности температуры термонреобраэователями сопротивления, 10 параметры которых .(Во, В, / a ) отличаются от номинальных зйачений.

Целью изобретения является повышение точности измерения .разности температур. 15

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, введены два дополнительных блока преобразования и два переменных резистора потенциальные выводы которых соответственно соеди" нены с входами дополнительных блоков преобразования, причем первый переменный резистор включен между вторым термопреобразователем сопротивления и реохордом, второй переменный резистор включен между резистором обратной связи и точкой соединения первого пе ременного резистора и реохорда, выход первого дополнительного блока преобразования соединен последовательно с выходами третьего блока преобразования, выходные зажимы второго дополнительного блока преобразования соединены соответственно с входами второго усилителя и четвертого блока преобразования, а управляющие входы до- З5 — 35 полннтельных блоков преобразования соединены с генератором.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — схема блока 4О преобразования.

Устройство содержит последовательно соединенные два платиновых термопреобраэователя 1 и 2 сопротив- 45 ленья, включенные четырехпроводной линией связи, компенсационный резистор 3, первый переменный резистор 4, шкала которого проградуирована в отклонениях обоих термопреобразователей

1 и 2, реохорд 5, соответственно первый, второй, третий и четвертый блоки 6-9 преобразования,два дополнительных блока 10 и 11 преобразования, второй переменный резистор 12 с шкалой проградуированной в отклонениях параметров термопреобразователей 1 и 2,резистор 13 обратной связи, первый усилитель 14 переменного тока, первый фазочувствительный усилитель 15, двигатель 16, вал ко- 60 торого механической связью 17 соединен с движком реохорда 5, второй усилитель 18 переменного тока, второй фаэочувствительный усилитель 19, источник 20 напряжения, генератор 21. 65

Каждый блок 6-11 преобразования содержит (фиг. 2) четыре пары управ» ляемых ключей 22-29. Между общими точками ключей включены запоминающие конденсаторы 30 и 31.

Входные сигналы подаются на свободные выводы ключей 22 и 24, 26 и

28. Выводы ключей 25 и 29 соединены между собой, а выводы ключей 23 и

27 служат выходом блока преобразования, управляющие входы ключей 22 и 24, 26 и 28 подключены к одному, выходу генератора 21, а управляющие входы ключей 23 и 25, 27 и 29 - к другому выходу генератора

21.

Блок преобразования работает в два такта. В первый полупериод напряжения генератора 21 ключи 22 и

24, 26 и 28 открыты, а ключи 23 и

25, 27 и 29 - разомкнуты. Конденсаторы,З0 и 31 заряжаются до величин входных напряжений, подключенных к входам преобразования. Во второй полупериод напряжения генератора 21 ключи 22 и 24, 26 и 28 размыкаются, а ключи 23 и 25, 27 и 29 открываются и к выходу блока преобразования подключается разность напряжений, дЬ которых были заряжены конденсаторы 30 и 31 и в первом такте.

Выходные напряжения блоков преобразования соответственно равны блока 8 U8 N -Rq) О) блока 10 0< = 4(12@-1) R«,", И) блока 11 Он= У " )"4; @» блока 9 () = ((+ к)(2 9-4)В > (4). где i - ток источника 20 напряжения

i - выходной ток фазочувствительК ного усилителя;

К (2.) . К вЂ” коэффицйент пропорциональности

Чр„У - относительные перемещения движков соответственно переменных резисторов 4, 12 и реохорда 5 ° (5) 8 1о И 9

На вход усилителя 18 поочередно со сдвигом на полпериода подаются прямоугольные импульсы с амплитудами, соответственно равными сумаам 08+ (), и U +U . Переменная составляющая входного сйгнала усилителя, равная разности амплитуд этих импульсов усиливается усилителями 18 и 19 и подается на делитель 16, вал которого начинает вращать движок реохорда 5 в определенную сторону до тех пор,пока переменная составляющая напряжения на входе усилителя 18 не станет равной нулю, т.е.

9б8633 иэ выражения (5) с учетом выражений (1) -(4) можно получить уравнение шкалы устройства .

Ra+R1

У=0,5 (1 (+ „(+ R (2у -1)x

i хк $Rg+R<)-R<(2$< -1) ), (6)

Таким образом, устройство позволяет получить линейную шкалу прибора при нелинейной характеристике термопреобразователей (в знаменателе выражения (б) имеется корректирующий член, пропорциональный сумме . абсолютных температур в точках размещения термометров R и В ) и вруч) ную скорректировать систематические отклонения параметров термометров

Кo и <уО /Во от номинальных значенйй путем установки положения движков переменных резисторов 4 и 12 на отметки шкалы по результатам расчета

pq i 1 0 Х 01+ А2 А4 Р В где О4и 01 — относительные величины, о„ . выставляемые по шкалам резисторов 4 и 12;

Д d Д„ Д вЂ” действительные относи01 i pai АФ А2 тельные отклонения, взятые со своим знаком, соответственно R и отношения R / К„термометров 1 и 2.

Максимальная погрешность измерения разности температур, вызванная максимальными отклонениями парамет-. ров платиновых термометров второго класса, для диапазонов измерения

+5oC 50 С соответственно составляет т10,09% и 1,25%.

Введение коррекции отклонений параметров используемых термометров н схему устройства позволяет уменьшить эту состанляющую погрешность до

0,14%.

Применение предлагаемого устройства обеспечивает высокую точность измерения температур комплектом, состоящим из датчиков и устройства, за счет исключения систематических отклонений параметров термометров сопротивления, высокую точность и чувствительность измерения благодаря применению компенсационного способа измерения, а также исключает влияние сопротивления линии связи на точность измерения.

Формула изобретения

-Устройство для измерения разности температур, содержащее источник постоянного напряжения к выходу которого подключены последовательно соединенные компенсационный резистор и два термопреобразователя сопротивления, первый блок преобразонания,входы которого соединены с потенциальными выводами компенсационного резистора и первого .термопреобразонателя со.противления, второй блок преобразования, нходы которого соединены с вторым термопреобразователем сопротивления и резисторсм обратной связи, первый усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходами перного и второго блокон преобразования, а выход через фазочувствительный усилитель соединен с резистором обратной связи, третий блок преобразования, входы которого соединены

15 с потенциальными выводами термопреобраэователей сопротивления, нторой усилитель переменного тока, -вход которого соединен с выходным зажимом третьего блока преобразования, а вы2() ход через второй фазочувстнительный усилитель соединен с двигателем, механически связанным с движком реохор да, токовый нывод которого соединен с земляной шиной, а потенциальные ъ5 выводы и движок реохорда .соединены с нхода зи четвертого блока преобразования, выходной зажим которого соединен с земляной шиной, генератор, выходы которого соединены с управляю" шими входами блоков преобразования, каждый из которых включает в себя запоминающие конденсаторы и ключи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения разности температур, в него введены дна дополнительных блока преобразования и дна переменных резистора, выводы которых соответственно соединены с входами дополнительных блоков преобразования, причем первый

4О переменный резистор включен между вторым термопреобразователем сопротивления и реохордом, второй переменный резистор включен между резистором обратной связи и точ45 кой соединения первого переменного резистора и реохорда, выход первого дополнительного блока преобраэовадом третьего блока преобразования,. выходные зажимы второго дополни50 тельного блока преобразования соединены соответственно с входами второго усилителя и четвертого блока преобразования, а управляющие входы дополнительных блоков преобраэова55 ния соединены с генератором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, по заявке Р 2807838, Q) кл. G 01 К 7/16, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по .заявке 9 2958066, S кл. G 01 К 7/16, 1980 (прототип) .

968633 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 вниипИ

Тираж 887

Заказ 8147/68

Подписное

ВходУ

Вход (Риг.1 фиг. Г

ыход