Устройство для автоматизированного измерения разности эдс нормальных элементов

Устройство для автоматизированного измерения разности эдс нормальных элементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к метрологии и измерительной технике, может быть использовано при поверке нормальных элементов (НЭ). Целью изобретения является повышение достоверности измерения путем обеспечения возможности определения изменения температуры исследуемых НЭ в процессе измерения. Для достижения указанной цели в устройство дополнительно введены два НЭ 2.1, 2.2, размещенные в термостате 2, один из которых насыщенного, а другой ненасыщенного типа. Кроме того, устройство содержит коммутатор 1, компаратор 3, делитель 4, управляемый источник 5 калиброванных напряжений, процессор 6, цифровой вольтметр 7, двухпозиционный переключатель 8, блок 9 ввода-вывода, блок 10 микропрограммного управления, арифметико-логическое устройство 11, оперативно-запоминающее устройство 12, блок 13 печати. Причем значение изменения температуры определяется по формуле, приведенной в описании изобретения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUVIA JIÈCTÈ×ÅÑHÈÕ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1478132 (59 4 G 01 R 19/00

ГГ.":!ЕЗЦ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1337786 (21) 4232214/24-21 (22) 20.04.87 (46) 07,05.89. Ьюл. N 17 (72) В,А . Запепухин, Т.В. Семенова, В,M. Симахин и А.И. Смирнов (53) 621.317.32! (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1337786, кл. С 01 R 19/00, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ЭДС НОРМАЛЬНЪ|Х ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение относится к метрологии и,измерительной технике, может быть использовано при поверке нор.мальных элементов (НЭ). Целью изобретения является повышение достоверности измерения путем обеспечения возможности определения изменения температуры исследуемых Н3 в процессе измерения. Для достижения указанной цели в устройство дополнительно введены два Н3 2.1, 2.2, размещенные в термостате 2, один из которых насыщенного, а другой ненасыщенного типа. Кроме того, устройство содержит коммутатор 1, компаратор 3, делитель 4, управляемый ис,точник 5 калиброванных напряжений, . процессор 6, цифровой вольтметр 7, двухпоэиционный переключатель 8, блок 9 ввода-вывода блок 1О микропрограммного управления, арифметикологическое устройство 11, оперативно-запоминающее устройство 12, блок

1 3 и ечати. При этом з нач ение измененияя температуры определяется па формуле, приведенной в описании изобретения. 1 ил.

1478132

Изобретение относится к метрологии и измерительной технике, может бьггь использовано при поверке нормальных элементов (НЭ) и является усовершенствованием устройства по авт.св. У 1337786.

Целью изобретения является повышение достоверности измерения за счет, обеспечения возможности определения изменения температуры исследуемых нормальных элементов в процессс е из мер ения .

На чертеже изображена функциональная схема устройства, 15

Устройство для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов содержит коммутатор 1, группу исследуемых нормальных элементов, находящихся в термостате. 2, 20 вместе с которыми размещаются два дополнительных нормальных элемента

2.1 и 2.2, один из которых насьпцен1ного типа, а другой — ненасыщенного.

При этом одни из их одноименных полюсов подключены к объединенным полюсам исследуемых нормальных эле.ментов 2.3, 2.4, 2.5, 2.6,....,2.п той же полярности, а два других полюса подключены к входным клеммам 30 коммутатора 1. Выход коммутатора 1, связан с первым входом компаратора

3. Вт ор ой вход к омпарат ора 3 ч ер ез делитель 4 связан с выходом управляемого источника 5 калиброванных напряжений. Управляющие входы источника 5 и коммутатора 1 подключены соответственно к первому и второму управляющим выходам процессора 6.

Вход цифрового вольтметра 7 через 4р двухпозиционный переключатель 8 связан.с выходом коммутатора 1 и выходом компаратора 3. Управляющий вход ,переключателя 8 соединен с третьим управляющим выходом процессора 6. 45

Процессор 6 содержит блок 9 ввода.вывода, связанный с блоком 10 микропрограммного управления,арифметико-логическим устройством 11, оперативно-запоминающим устройством 12 и блоком 13 печати. Блок 10 связан с арифметико-логическим устройством (АЛУ) 11 и оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 12, связанным также с АЛУ 11.

Устройство работает следующим образом.

Пара нормальных элементов, насыщенный и ненасьпценный, устанавливаются в термостат вместе с исследуемыми нормальными элементами. Эти два типа элементов имеют различные температурные коэффициенты, что позволяет, используя различный характер изменения ЭДС в зависимости от изменения температуры, определять значения нестабильности температуры в месте расположения исследуемых нормальных элементов без нарушения температурного режима.

Измерения начинаются с измерения разности ЭДС пары НЭ, используемой для определения нестабильности температуры. Выбор пары осуществляется с помощью коммутатора 1, управляемого в соответствии с программой процессором 6. При этом на выходе коммутатора 1 будет измеряемая разность

ЭДС выбранной пары НЭ.

Измерение осуществляется в 2 такта. В первом такте процессор 6 устанавливает переключатель 8 в положение а. При этом цифровым вольтметром

7 измеряется разность ЭДС выбранной пары и определяется ее знак. Это значение используется при определении первого значения напряжения компенсации для предварительной его ус тановки на источнике 5 калиброванных напряжений во избежание перегрузки

НЭ ° Затем с .помощью процессора 6 осуществляется установка переключателя 8 в положение б. Во втором такте с помощью процессора 6 в процессе многократного сравнения измеряемой разности НЭ со значением компенсирующего напряжения циклически отрабатывается компенсирующая величина напряжения.

Разность ЭДС нормальных элементов, измеряемая цифровым вольтметром 7, представляет собой значение

Uöâ U9+ ь 7 (1) где и — предел погрешности цифрового вольтметра 7; — действительное значение измеряемой разности.

Для использования однополярного напряжения компенсации в источнике

5 предварительно измеренная разность

ЭДС нормальных элементов берется с недостатком, т. е. с помощью процессора 6 измеренному значению U << присваивается значение

Цць Uus з 14 78132 и с учетом (I ) граничные значения 1

U будут че (2) 45

UnpuU=U+д це

П вЂ” дпри Бце= П вЂ” л

Первое значение напряжения комп енса ции, уста на вли ва емое на ист очнике 5 калиброванных напряжений, представляет собой сумму предварительно измеренной разности ЭДС и значения первой ступени компенсации, увеличенную в к раз (где К вЂ” коэффициент деления делителя) . Источник

5 калиброванных напряжений воспроизводит это значение за время измерения с высокой т очностью и достат очной стабильностью.

Компенсирующее напряжение через делитель 4 подается на вход компаратора 3, на другой вход которого подается измеряемая разность ЭДС нормальных элементов. Компаратор 3 работает в режиме нановольтового усилителя. На его выходе формируется аналоговый сигнал (напряжение недокомпенсации), по величине равной разности измеряемой разности ЭДС нормальных элементов и первого эна- 30 чения напряжения компенсации, усиленный в п раэ (где n — коэффициент усиления. усилителя компаратора). Это напряжение поступает на цифр овой

: вольтметр (ЦВ) 7, который в этом такте используется как нуль-индикатор и индикатор смены знака. напряжения недокомпенсации по отношению к предварительно измеренной разности ЭДС нормаль ных зл емент ов U<

При U це = U ))- д предварительно из40 меренному значению процессором 6 будет присвоено значение U у-2а. Первое значение компенсирующего напряжения представляет собой сумму

П = (Пg 24) + аУk,) где dU „„— значение первой ступени компенсации.

Автоматическое управление измерительным устройством реализуется с помощью процессора 6, функционирование которого осуществляется в соответствии с заданным алгоритмом.

В начальный момент времени блок

10 через блок 9 выдает команду на переключатель 8 об установлении в положение ц. Затем с блока 10 через блок 9 процессора 6 на коммутатор поступает сигнал о выборе первой пары НЭ вЂ” пары, предназначенной для определения нестабильности температуры в рабочем объеме с исследуемым

НЭ, и значение разности ЭДС с коммутатора 1 перемещается на вольтметр.

Измеренное значение и знак с вольтметра 7 ч ер ез блок 9 поступают в ус тройство 12 процессора 6.

После записи в ОЗУ предварительно измеренного значения напряжения блок 10, который обеспечивает выполнение последовательности микроопераций в соответствии с кодом текущей команды и организует выборку команд программы в соответствии с выполняемым алгоритмом, подает команду (через блок 9) на источни к 5 об установлении на нем первого сформированного значения напряжения компенсации, увеличенного в К раз (где К вЂ” коэф) фицнент деления делителя) . После по-. лучения сигнала-ответа с источника 5 об установлении значения напряжения компенсации с блока 10 через блок 9 на переключатель 8 поступает сигнал о переключении в положение б (блок

19) на точное уравновешивание. На вольтметр 7 с компаратора 3 напряжений поступает напряжение недокомпенсации (разность между напряжением компенсации источника 5 и разностью

ЭДС двух НЭ с коммутатора 1) . Измеренное значение напряжения недокомпенсации с ЦВ 7 поступает в процессор 6. Информативным параметром для анализа в АЛУ 11 является знак измеренного значения напряжения недокомпенсации. Если смены знака по сравнению с предварительно измеренной разностью ЭДС двух НЭ U: не произошло, то к значению напряжения ксмпенсации добавляется значение второй ,ступени компенсации (в АЛУ 11) и блок

10 выдает команду на установление на источнике 5 нового значения напряжения компенсации, увеличенного в К раз. Если же смена знака произошла, то напряжение первой ступени компенсации сбрасывается, т. е. значение второй ступени компенсации добавляется к предварительно измеренной разности ЭДС пары НЭ, и новое значение напряжения компенсации, увеличенное в К раз, по команде блока

10 из АЛУ 11 через блок 9 подается

Ф на источник 5 и измеряется вольтмет-! ром 7. Затем знак напряжения нецо14 78132 компенсации вновь анализируется в процессоре 6. Цикл обработки компен-. сирующего напряжения продолжается до последней ступени напряжения компенсации, после чего последнее зна5 чение напряжения компенсации, равное измеренной разности ЭДС пары НЭ, переписывается в ОЗУ 12. Далее в соответствии с алгоритмом по программе 10 блок 10 выдает команду в АЛУ 11 устройства на анализ количества измеренных разностей ЭДС нормальных элементов. Их должно быть на одну больше, чем пар НЭ, так как определение нестабильности температуры в рабочем объеме предполагает измерение разности ЭДС пары НЭ, введенной для этой цели в начале и по завершении измерений разностей ЭДС исследуемых

НЭ. В качестве информации о неста-. бильности температуры в рабочем объеме термостата будет изменение значения разности ЭДС этих двух элементов.

Анализируется номер измеренной пары НЭ. Если пара не последняя, на переключатель 8 с процессора 6 поступает команда о переключении в положение а и затем команда на коммутатор 1 о выборе следующей пары НЭ.

Определение значения разности ЭДС повторяется до последней пары исследуемых НЭ, после чего. необходимо вновь измерить значение разности ЭДС

НЭ, предназначенных для определения нестабильности температуры. Для этого переключатель устанавливается в положение а и подается команда на выбор первой пары, которая является парой НЭ для измерения нестабильности температуры. Разность ЭДС измеряется в соответствии с алгоритмом. На этом шаге после второго измерения разности ЭДС НЭ, предназна,ченных для определения нестабильности температуры, определено будет на одну разность ЭДС больше, чем пар НЭ . После этого осуществляется определение значения нестабильности температуры и значения ЭДС НЭ сле- 50 дующим образом.

Е о1+

Е z = E,.+р(дt) (6) (7) ДЕ,т дЕо+ dt ( отсюда

- ДЕо dE 1- dEo

ht

55 К, I где К„- известная величина (разность значений температурных коэффициентов НЭ).

В начальный момент устройство измеряет и запоминает значение разности ЭДС насыщенного и ненасыщенного НЭ о Е î Fîòò (3) где d Е, — значение разности ЭДС насьпценного и ненасыщенного .НЭ в начальный момент, E — значение ЭДС насыщенного

НЭ в начальный момент, Е, — значение ЭДС ненасьпценного НЗ в начальный момент.

После определения значения разности ЭДС последней пары НЭ, участвующих в измерениях, устройство еще раз измеряет и запоминает значение разности ЭДС насыщенного и невасе щенного НЭ вЂ” E „, (4) где ЛЕ, - значение разности ЭДС насыщенного и ненасыщенного

НЭ в конечный моменту

Е „- значение ЭДС насыщенного

НЭ в конечный момент

Е значение ЭДС ненасыщенно72 го НЭ в конечный момент.

Зависимость ЭДС НЭ от температуры выражается упрощенной формулой

Е „= Е + а (t —.t) (5)

1 где Е, — значение ЭДС нормального 1 элемента при температуРе <1>

Š— значение ЭДС нормального

1 элемента при температуре tj =

t, t,. — значение температуры при конкретных измерениях, a — температурный коэффициент

Согласно (5) значение ЗДС насыщенного и ненасыщенного НЭ в конечный момент имеют вид где д — нестабильность температуры.

Значение разницы ЭДС НЭ выразит-, ся следующим образом:

Е 11 — Е1 7. = Е о7 < oZ + g (dt) (8) — р(д:е), Из (3) и (4) в (8) получим

1478132

Формула и з обр ет ения

По измеренному изменению нестабильности температуры в процессе измерений судят о достоверности результатов измерений разности ЭДС нормальных элементов.

Значение полной ЭДС Е исследуемых

НЭ может быть определено по формуле

E = Е0 + a((dt) + дЕ, (9) Составитель А. Рафиков

Редактор С. Пекарь Техред Л.Олийнык Корректор С ЧеРни

Заказ 2358/44 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 где Š— значение ЭДС образцового

НЭ1 — температурный коэффициент насыщенного НЭ при конкретной температуре;

sit — нестабильность температуры, Š— измеренная разность ЭДС.

Значения нестабильности температуры и значения разности ЭДС каждого из исследуемых НЭ отпечатываются печатающим блоком 13.

Устройство для автоматизирован5 ного измерения разности ЭДС нормальных элементов по авт.св. У 1337786, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерений за счет обеспечения воэможнос1р ти определения изменения температуры исследуемых нормальных элементов в процессе измерения, оно снабжено двумя дополнительными нормальными элементами, размещенными в термоста15 те, один из которых насыщенного типа, а другой ненасыщенного типа, при этом одни из их одноименных полюсов подключены к объединенным полюсам той же полярности исследуемых нор29 мальных.элементов, а два других полюса подключены к входным клеммам коммут ат ора .