Устройство для измерения криогенныхтемператур

Устройство для измерения криогенныхтемператур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>853425 фЬ г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 05.06.79 (21) 2774970/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 070881. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 070881 (51)М. Кл.

G 01 К 7/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 536.Ь3 (088. 8) (72) Авторы изобретения т

В.А.Тесленко, В.Д.Циделко, С.М.Станиславская и Н.Ф.Воронова

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР

Изобретение относится к области температурных измерений и предназначено для измерения криогенных температур.

Известен цифровой измеритель температуры, содержащий датчик, усилительт последовательно соединенные интегратор, нуль-орган, ключевые устройства, счетчик импульсов, вентиль, генератор счетных импульсов, блок эталонного напряжения, делитель напряжения и блок управления )1).

Недостатком измерителя является низкая точность измерения, отсутствие линеариэирующего устройства.

Известен цифровой измеритель температуры, содержащий термометр сопротивления, подключенный к первому входу операционного усилителя, интегратор, нуль-орган, блок управления, счетчик импульсов, генератор счетных импульсов, два источника тока, соединенные с двумя двухпозиционными переключателями (2) .

Недостатком этого цифрового измерителя температуры является наличие аддитивной составляющей погрешности преобразования, низкая надежность.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для иэ мерения криогенной температуры, со- держащее генератор тока, термометр сопротивления, соединенный со входом масштабируемого усилителя, выход которого через преобразователь напряжени% во временной интервал соединен с блоком управления и блоком линеа-. ризации, выход которого соединен с блоком цифровой индикации, включающим последовательно соединенные генератор импульсов, схему совпадения и счетчик импульсов, дешифратор и индикатор (3).

Недостатком устройства является наличие значительной аддитивной составляющей погрешности измерения, обусловленной термоЭДС в контактах и соединенных проводниках, смещением нуля как генератора тока, масштаЮ бируемого усилителя, так и преобразователя напряжения во временной интервал.

Целью изобретения является повьваение точности измерения температуры, а также повышения надежности путем обеспечения сигнализации критических ситуаций и расширение функциональных воэможностей.

Поставленная цель достигается

ЗО тем, что в устройство введены два

853425 источника опорного напряжения, три ключа, два компаратора, два регистра и преобразователь напряжение-ток, вход которого через первый ключ соединен с выходом первого источника опорного напряжения и первым входом первого компаратора, через второй ключ соединен с общей точкой термометра, а выход подключен к токовому выводу термометра сопротивления и второму входу первого компаратора, выход которого соединен с блоком управления, выход генератора тока через третий ключ соединен со входом масштабируемого усилителя и одним из входов второго компаратора, другой вход которого подключен ко вто- 15 рому источнику опорного напряжения, а выход соединен с блоком управления, причем выход счетчика импульсов через первый регистр соединен с установочными входами счетчика импульсов, 2() через второй регистр — с дешифратором и непосредственно-с блоком управления.

На чертеже прецставлена блок-схема устройства. 25

Устройство для измерения криогенных температур содержит термометр сопротивления 1, включенный по четырехпроводной схеме, преобразователь напряжения в ток 2, масштабирующий усилитель 3, первый ключ 4, второй ключ 5, третий ключ б, первый 7 и второй 8 источники опорного напряже-ния, первый компаратор 9, второй компаратор 10, блок управления 11, генератор тока 12, преобразователь напряжения во временной интервал Ы, блок линеаризации f4, блок цифровой индикации 15, схему совпадений 16, генератор импульсов 17, счетчик импульсов 18, первый регистр 19, вто- 40 рой регистр 20, дешифратор 21, индикатор — цифровое табло 22, преобразователь код-ток 23. устройство работает следующим образом. 45

Процесс измерения температуры происходит в три такта. В первом такте осуществляется автоматический выбор предела измерения сопротивления датчика. Во втором такте автомати- © ческая коррекция, а в третьем такте производится измерение. При выборе предела измерения блок управления 11 закрывает первый ключ 4 и открывает второй ключ 5. При этом через ключ 5 на вход преобразователя напряжения в ток подается напряжение с первого источника опорного напряжения 7 ° Первоначально по команде с блока управления с выхода преобразователя напряжение-ток 2 на термометр сопротивле- ф) нияз 1 подается наименьший ток. Сигнал с термометра сопротивления в виде падения напряжения hU =- Тц R, где

R — величина сопротивления термометра, поступает на масштабирующий уси- Я л итель 3, усиливается и далее поступает на вход преобразователя напряжения во временной интервал 13, в котором преобразуется в интервал времени

T. Сигнал с выхода преобразователя

3 поступает в блок управления 11, в тором он оценивается по длительное ти. Если величина Т мала, т.е. мала.

Величина й, блок управления дает команду преобразователю напряжение-ток

2 на увеличение тока. Увеличение тока будет происходить до тех пор, пока величина T (следовательно и и U) не окажется внутри установленного диапазона измерения.

Если термометр сопротивления по какой-либо причине закорочен или его сопротивление не превышает 50% от минимального значения, при включении максимального по величине тока блок управления 11 вырабатывает сигнал

"короткого заикания", который индуцируется на цифровом табло.

В случае обрыва в линии связи термометра сопротивления 1 и преобразователя напряжение-ток 2 или при превышении током максимально допустимого значения, на выходе преобразователя напряжение-ток 2 резко возрастает потенциал, в результате чего срабатывает компаратор 9 ° для выявления нарушения линии связи термометра сопротивления 1 с масштабирующим усилителем 3, блок управления 11 периодически вырабатывает сигналы, подключающие к этой линии связи через ключ б генератор тока 12.

При нарушении линии связи срабатывает компаратор 10. Срабатывание компараторов 10 и 9 оцениваются устройством как сигнал о наличии состояния

"хоЛостого хода". Информация об этом отображается визуально на цифровом табло 22 ° В случае "холостого хода" блок управления 11 отключает выход преобразователя напряжение-ток 2 от термометра сопротивления 1 и подключает его к общей точке.

Во втором такте устройство работает в режиме автоматической коррекции на выбранном пределе измерения. В этом режиме устройство линеариэации

14 отключено, ключ 4 открывается, а ключ 5 закрывается. При этом вход преобразователя напряжение-ток подключается к низкопотенциальному токовому проводу, соединенному с общей точкой изолированного источника питания для преобразователя напряжениеток 2. В этом случае на термометр сопротивления подается ток 3„, обусловленный остаточными параметрами схемы.

На вход преобразователя напряжения во временной интервал 13 поступает усиленное масштабирующим усилителем 3 напряжение

"к = (3

Формула изобретения где U — термо--ЭДС контактов и соединительных проводов;

U< - напряжение дрейфа нуля масштабирующего усилителя.

Интервал времени т„, сформированный преобразователем напряжения во

-временной интервал 13, будет равен т„= (ок+0П) К где U„— напряжение, обуславливающее наличие аддитивной погрешности преобразователя напряжения в интервал времени.

В течение Т11 на вход счетчика импульсов 18 поступают импульсы с выхода генератора импульсов 17. Число импульсов й„, пропорциональное интервалу времени Т„., по команде блока управления переносится во второй регистр 20. На этом заканчивается второй такт измерения.

В третьем такте на термометр сопротивления подается ток Зо . В этом 20 такте на вход преобразователя напряжения во временной интервал .13 поступает напряжение

И< К 3 ° I +u ! где 3 — величина тока без погреш- 25 ности.

В момент начала формирования интервала Т,1 в счетчик импульсов 18 переписывается содержимое регистра 20.

Импульсы на вход счетчика импульсов

18 поступают через схему совпадения

16, управляемую устройством линеаризации 14, счет импульсов начинается с числа й1, с учетом знака.

Число импУльсов й„, полученное в третьем такте измерения, пропорционально измеряемой температуре

Ь ="л (йм+йк йк ) =Кл йх где й„ вЂ” число, пропорциональное

1 входному напряжению без погрешности; 40

К вЂ” коэффициент ли неариэ ации.

Результат измерения заносится в регистр 19, затем дешифруется и высвечивается на цифровом табло 22. Кроме того, выходной код с регистра 19 45 преобразуется в унифицированный токо- . вый сигнал преобразователем код-ток

23. Далее работа устройства повторяется.

Достоинством устройства является щ высокая точность измерения, повышенная надежность. Наличие такта коррекции обеспечивает запоминание в регистре 20 цифрового значения аддитивных составляющих погрешности преобразова- 55 теля напряжения в ток 2, преобразователя напряжения во временной интер"вал 13 и термоЭДС соединительных проводов в линии связи. В такте измерения значение суммарной погрешности вычитается иэ результата измерения, в результате чего погрешность уменьшается более, чем на пбрядок, и значительно снижаются требования к отдельным узлам устройства.

Устройство для измерения криогенных температур, содержащее генератор тока, термометр сопротивления, соединный со входом масштабируемого усилителя, выход которого через преобразователь напряжения во временной интервал соединен с блоком управления и блоком линеаризации, выход которого соединен с блоком цифровой индикации, включающим в себя последовательно соединенные генератор импульсов, схему совпадения и счетчик импульсов, дешифратор и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два источника опорного напряжения, три ключа, два компаратора, два регистра и преобразователь ток-напряжение, вход которого через первый ключ соединен с выходом первого источника опорного напряжения и первым входом первого компаратора, через второй ключ — с общей точкой термометра, а выход подключен к токовому выводу термометра сопротивления и второму входу первого компаратора, выход которого соединен с блоком управления, выход генератора тока через третий ключ. соединен со входом масштабируемого усилителя и одним из входов второго компаратора, другой вход которого подключен ко второму источнику опорного напряжения, а выход соединен с блоком управлени2, причем выход счетчика импульсов через первый регистр соединен с установочными входами счетчика импульсов, через второй регистр — с дешифратором и непосредственно — с блоком управления.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 627349, кл. G 01 К 7/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В 590616, кл. G 01 К 7/16, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

9466401 кл. G 01 К 7/18, 1973 (прототип).