Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области измерения температуры.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее датчик теплового потока с нагревателем, контактирующим через теплопроводную пластину с чувствительным элементом датчика теплового потока, соединенным с входом усилителя, усилителя мощности, выход которого подключен к нагревателю (Патент США №3321974, кл. 73-359, опублик. 1967).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения.

Известно также устройство для измерения температуры, наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому и принятое за прототип, содержащее датчик теплового потока с нагревателем, контактирующим через теплопроводную пластину с чувствительным элементом датчика теплового потока, соединенным с входом усилителя, усилителя мощности, выход которого подключен к нагревателю, блок извлечения квадратного корня, источник опорного напряжения и блок сравнения, входы которого соответственно соединены с выходами усилителя и источником опорного напряжения, а выход через блок извлечения квадратного корня - с выходом усилителя мощности (Авт. свид. СССР №1204967, G01K 7/00, Бюл. №2, 15.01.86).

Недостатком этого устройства является также низкая точность измерения, обусловленная наличием источника опорного напряжения, подключенного ко второму входу схемы сравнения, первый вход которой связан через усилитель с выходом датчика теплового потока. При нулевом выходном сигнале на выходе схемы сравнения прототипа прекращается подача электроэнергии на электронагреватель. Это свидетельствует о том, что усиленная ЭДС датчика теплового потока не равна нулю, а преобразуемая температура не достигла равенства температуры теплопроводной пластины датчика температуры.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности работы устройства путем исключения источника опорного напряжения, задающего величину недокомпенсации усиленного напряжения с выхода датчика теплового потока и блока извлечения квадратного корня.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее датчик теплового потока с нагревателем, контактирующим через теплопроводную пластину с чувствительным элементом датчика теплового потока, соединенным с входом усилителя, введены последовательно соединенные генератор управляемой частоты и формирователь импульсов по длительности и амплитуде, выход которого подключен к нагревателю датчика теплового потока, а вход генератора связан с выходом усилителя, при этом выход генератора управляемой частоты и вход формирователя импульсов соединены с выходом устройства.

На фиг. 1 представлен датчик теплового потока устройства, на фиг. 2 - структурная схема устройства.

Устройство содержит датчик теплового потока, который состоит из чувствительного элемента 1, в качестве которого, например, используются термоэлектрические преобразователи, контактирующие через образцовую теплопроводную пластину 2 с нагревателем 3, которые размещены в теплоизоляционном корпусе 4.

Чувствительный элемент датчика подключен к входу усилителя 5 постоянного тока, выход которого через последовательно соединенные генератор управляемой частоты 6 (ГУЧ), формирователь импульсов 7 (ФИ) подключен к нагревателю 3 датчика, при этом выход ГУЧ 6 связан с выходом устройства.

Устройство для измерения температуры работает следующим образом.

После осуществления контакта исследуемого объекта и датчика теплового потока устройства на выходе последнего появляется ЭДС, обусловленная разностью температур объекта и теплопроводной пластины 2. Эта ЭДС усиливается усилителем постоянного тока 5 и управляет частотой генератора 6 (ГУЧ). Импульсы прямоугольной формы постоянной длительности и амплитуды с выхода формирователя 7 (ФИ) подаются на нагреватель 3. Энергия каждого импульса постоянна - W.

На нагревателе 3 рассеивается электрическая мощность

P_н=W⋅F_вых,

где F_вых - частота на выходе генератора 6.

Генератор 6 (ГУЧ) изменяет свою частоту под действием выходного напряжения усилителя 5 так, чтобы ликвидировать ЭДС на выходе датчика теплового потока.

При равенстве температуры объекта Т_х температуре, создаваемой нагревателем Т_н, избыточная температура последнего пропорциональна мощности, рассеиваемой нагревателем и, соответственно, частоте F_вых следования импульсов на выходе устройства.

Таким образом, частота F_вых связана по линейному закону с преобразуемой температурой Т_х.

Предлагаемая следящая система частотно-импульсного типа автоматического регулирования температуры нагревателя датчика теплового потока характеризуется высокой точностью работы и линейной зависимостью сигнала от преобразуемой температуры, а также простотой конструкции по сравнению с прототипом, что повышает надежность работы устройства. Статическая погрешность предлагаемой следящей системы автоматического регулирования температуры нагревателя датчика теплового потока частотно-импульсного типа обратно пропорциональна коэффициенту усиления этой системы.

Устройство для измерения температуры, содержащее датчик теплового потока с нагревателем, контактирующим через теплопроводную пластину с чувствительным элементом датчика теплового потока, соединенным с входом усилителя, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено последовательно соединенными генератором управляемой частоты и формирователем импульсов по длительности и амплитуде, выход которого подключен к нагревателю датчика теплового потока, а вход генератора связан с выходом усилителя, при этом выход генератора управляемой частоты и вход формирователя импульсов соединены с выходом устройства.