Устройство для измерения температуры

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскнх

Соцналнстнческнх

Республик (и1993 187 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 2310 81 (21) 3348109/18-10 с присоединением заявки М—

S ф31) М. Кп.з

G 01 К 7/14

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.0183. Бюллетень Мо 3 (ЩУДК 536 ° 53 (088.8) Дата опубликования описания 230183

А.С. Гасанов, О.В. Бабка н A.È. Банннкas. i, /

1 ,,. в; 1 ° - и ? к

Ордена Ленина институт кибернетики АЙ17к1вацнской ССР и Ииститут технической теплофизики АН Украийской.-ССР (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в системах контроля .и управления мета,ллургическими процессами при измерении температуры контактньм методом, например, с помощью термопар.

Известно устройство.для измерения температуры, содержащее датчик температуры, подключенный к усилителю и т0 . блок индикации {1) .

Однако это устройство не обладает требуемой точностью измерения из-за низкой помехоустойчивости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее соединенные последовательно датчик температуры, усилитель, ключ, блок памяти и индикаций, а так же нуль»орган, входы которого подключены к выходу усилителя и к выходу источника эталонного напряжения, а выход — к блоку временного интервала, подсоединенного к входу управления ключа f 2) . 25

Однако известное устройство не обладает требуемой точностью измерения вследствие изменения в процессе эксплуатации постоянной времени датчика температуры.

Целью изобретения является повышение точности измерения, Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены ключ, нульорган, блок временного интервала, источник эталонного напряжения, а выход основного ключа соединен с входом дополнительного ключа, выход которого подключен к входу дополнительного нуль-органа, подсоединенного вторьм в; входом к выходу дополнительного источника напряжения, причем выход дополнительного нуль-органа подключен через дополнительный блок временного интервала к входу управления основного блока временного интервала.

На чертеже схематично представле- но предлагаемое устройство... Устройство содержит датчик 1 температуры, например термопара, усилитель 2, ключ 3, блок 4 памяти, блок

5 индикации, нуль-орган б, источник

7 эталонного напряжения, блок 8 временного интервала, дополнительный .ключ 9, дополнительный источник 10 эталонного напряжения, дополнительный блок 12 .временного интервала.

УстройствО работает следующим образом.

991187

При размещении термопары 1 в зоне измерения начинается перехоцной процесс возрастания термо-ЭДС до некото" рого конечного уровня, соответствующего измеряемой температуре. Этот процесс во времени t для термопаР име"5 ет экспоненциальный характер. В зависимости от неличины конечной температуры среды 8 процесс изменения термоЭДС е во времени различен при постоянной времени V = сапй . При этом переходной процесс изменения термо-ЭДС (температуры) может быть описан соотношением (/ ео Ео + (Еп Ео) (1 где Š— термо-ЭДС, с оотн етс тв ующая темп е ра т уре ок р ужа юще и с реды Во

Еп — термо-ЭДС, соответствующая значению температуры объекта 8„ .

Выполняя замер температуры 6„ пос- 20 ле ее скачка с некоторой точки t,â которой измеряется бо, за определенный

Фиксированный промежуток времени . — о((:, = cons t ), для различ ных Е „= 8 получаем и раэлич- 25 ные е„. Учитывая, что (l — е " +)

= const, EÄ =8„является (выражение > (1) линейной Функцией е .

Описанное реалйзуется в предлагаемом устройстве. 30

Йз указанного очевидно, что в первую очередь при изменении вследствие неизбежного ускоренного старения в агрессивной среде защитного наконечника термопары изменяется и величина 5 (1 — е- "), что приводит к снижению точности измерений. Для того, чтобы значение ее осталось неизменным, требуется соответствующее . изМенение временного интервала 40

В предлагаемом устройстве сигнал с термопары 1 поступает на вход усилителя 2, выход которого соединен с входом ключа, 3 и входом нуль-органа

6. Соответственно, если термопара 1 не помещена в зону рабочего объекта, температура 8„которого подлежит измерению, она измеряет температуру окружающей среды 9о . При этом ключ 3 разомкнут. При измерении температуры

8 сигнал с усилителя 2 поступает на вход нуль-органа 6 и сравнивается с опорным сигналом источника 7 эталонного напряжения. При равенстве их срабатывает нуль"орган 6 и импульс на ныходе его включает блок 8 времен-55 ного интервала. По истечении промежутка времени, равного t,áëîê 8 временного интервала запирает ключ 3, термо-ЭДС е„ (точнее Ке„, где К вЂ” коэфФициент усиления усилителя 2) запи- 60 сынается в блок 4 памяти и поступает на блок 5 индикации, отображающий в соответствующем масштабе значение измеряе-. мой температуры 9.При этом дополнительный ключ 9 является разомкнутым. Для коррекции показаний устройства термопара 1 между измерениями в агрессивной среде при разомкнутом ключе 9 периодически помещается в зону искусственного объекта, температура Которого известна и поддерживается постоянной (термостат, сосуд с кипящей водой и пр.) . Ей соответствует некото.Рое значение Ke . Значение Ке „ по л 1 дается на один иэ входов нуль-органа

0 от источника ll эталонного напряения. Одновременно на другой вход нуль-органа 10 через замкнутый ключ

9 с выхода усилителя 2 через ключ 3 поступает измеряемое значение (Ке„)„, соответствующее температуре искусственного объекта. При Ке„ ф (Ke„)„, что возникает при изменении значения нуль-орган 10 сбрасывается и на выходе его вырабатывается импульс, включающий устройство, регулирующее длительность временного интервала „ блока 12 временного интервала. Последнее, подключенное к входу цепи управления блока 8 временного интервала, изменяет параметры схемы его, Формулирующие заданное значение 1 . Например, если формируется интегратором, с помощью шагового двигателя, последовательно изменяется эначение резистора в

PC-цепи. B результате ряда повторных измерений температуры искусственного объекта добинаются равенства Ке, =(Кеп)„ . При этом t< изменяется так, что значение (1 — е-+ " ) становится равным первоначальному. Поддержание (1 — e " ) = const н процессе измерений температур рабочего объекта приводит к повышению точности измерений за счет поддержания примернО постоянной относительной погрешности измерений.

Ведение ключа, блока временного интервала, нуль-органа, источника эталонного напряжения в описываемое уст-. ройство позволило корректировать значение температурных характеристик и тем самым повысить точность измере-. ний за счет поддержания постоянной величины относительной погрешности измерений. Кроме того, сократился не менее чем в 2 раза расход дорогостоящих драгоценных металлов за счет со кращения времени пребывания термопары в аргессивной среде.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее соединенные после-. довательно датчик температуры, усили.тель, ключ, блоки памяти и индикации, а также нуль-орган, входы которого подключены к выходу усилителя и к ны-. ходу источника эталонного напряжения, а выход — к блоку временного интервала, подсоединенного к входу управле991187

Составитель А. Тереко

Техред О. Неце - Корректор В. Прохненко

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 110/55

Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния кляча, о т л и ч а я щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство дополнитель- но введены кляч, нуль-орган, блок временного интервала, источник эталонно rо напряжения, а выход основного ключа соединен с входом дополнительного кляча, выход которого подключен к. входу дополнительного нуль-органа, подсоединенного вторым входом к вы.ходу дополнительного источника напря- 1О . жения, причем выход дополнительного нуль-органа подклячен через дополни"

4 ельный блок временного интервала к входу управления основного блока временного интервала.

Источники информации, принятые по внимание при вкспертизе

1. Тищенко В.Г. Пирометрия жидких металлов. Киев, Наукова думка, 1964., с. 116.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 678335, кл. G 01 К 7/02, 1977 (прототип) .