Устройство для измерения разности температур

Устройство для измерения разности температур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП И С АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЛВтО СКОМЬ СВИДвтИЛЬСтВУ

<1>909588 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110780 (21) 2958066/18-10

f51) M Кл З

G 01 К 7/16 с присоединением заявки М

Государственный комнтет.СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет 5З) УДК 536.532 (088,8) Опубликовано 2802+2. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 28.02.82 (72) Автор . изобретения

В ° И.Гринец

Львовский ордена Ленина политехнический иж.титут:::,"-,. им. Ленинского комсомола (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ

ТЕМПЕРАТУР

Изобретение относится к температурным измерениям и предназначено для точного измерения разности температур автоматическими регистрирующими приборами в комплексе с нелинейными термометрами сопротивления.

Известно устройство для измерения разности температур, содержащее термометры сопротивления, включенные в мостовую схему, выходная диагональ которого подключена к усилителю, двигатель, вал которого механичеСки связан с движком реохорда 11 .

Недостатком известного устройства является низкая точность иэ-за влияния изменения сопротивления линии связи и большая дополнительная погрешность измерения разности температур при использовании термометров сопротивления с нелинейной характеристикой преобразования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения разности температур, содержащее последовательно соединенные два термометра сопротивления, потенциальные выводы которых подключены к входам одного из блоков преобразования, и реохорд, участки между одним иэ выводов реохорд и движком, между движком и вторым выводом реохорда подключена ко входам второго блока преобразования, включающего в себя управляемые ключи и запоминающий конденсатор, генератор, соединенный со входами управления ключей блоков преобразования, выходы которых соединены с земляной шиной и выходом усилителя, выход которого через фаэочувствительный усилитель подключен к двигателю, вал которого механически связан с реохордом, источник напряжения, соединенный с земляной шиной и токовым выводом первого термометра (21 .

Недостатком известного устройства является наличие значительной погрешности измерения разности температур за счет изменения их абсолютных значений при использовании в качестве датчиков нелинейных термометров сопротивления.

Цель Изобретения — повышение точности измерения разности температур в широком диапазоне изменения их абсолютных значений при использовании нелинейных термометров сопротивления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два

909588

1 „- Р

X=0,5 1 (. (g) 50 При нелинейной характеристике термометров 1 и 2 так, например для платиновых термометров и положительных температур, зависимость сопротивления термометра от температуры выра55 жается

R-R0(1+At+Bt ). (8)

При этом разность сопротивлений термометров выражается

R1-R НАРА(t1 - t>) tl < У („+tg))(9)

60 т.е. разность сопротивлений термометров зависит как от измеряемой разности температур („ -tg), так и от суммы абсолютных значений температур

t< и дополнительных блока преобразования, усилитель переменного тока, фазочувствительный выпрямитель, компенсационный резистор и резистор обратной связи, причем ко входам первого дополнительного блока преобразования подключены потенциальные выводы компенсационного резистора, включенного последовательно с источником напряжения и токовым выводом первого термометра, ко входам второго допол- ° нительного блока преобразования подключены потенциальные выводы второго термометра и резистора обратной связи, выходы же обоих дополнительных блоков преобразования, соединенные между собой, подключены между эемляной шиной и входом усилителя переменного тока, выход которого через фазочувствительный выпрямитель и резистор обратной связи подключен к общей точке второго термометра сопротивления и реохорда, а входы управления ключей обоих блоков преобразования соединены с выходами генератора.

На фиг.1 представлена блок-схема

Устройства; на фиг.2 — схема блока преобразования.

Устройство содержит последовательно соединенные и включенные четырехпроводной линией.связи два платиновых термометра 1 и 2 сопротивления, реохорд -:3 и компенсационный резистор 4, подключенные к источнику 5 напряжения, блоки 6 — 9 преобразования, входы которых подключены соответственно к потенциальным выводам термометров 1 и 2, к выводам реохорда 3, к потенциальным выводам компенсационного резистора 4 и термометра 1, к потенциальным выводам термометра 2 и резистора 10 обратной связи, а выходы блоков 6 и 7, 8 и 9 попарно включены между земляной шиной и входами усилителей 11 и 12. Усилитель 11 через фазочувствительный усилитель 13 подключен к двигателю 14, вал которого механически связан с движком реохорда 3. Усилитель 12 через фаэочувствительный выпрямитель 15 и резистор 10 обратной связи соединен с общей точкой термометра 2 и реохорда 3 ° Входы управленйя блоков преобразования соединены с парафаэными выходами генератора 16 прямоугольных импульсов.

Каждый блок 6 — 9 преобразования аодержит (фиг.2) четыре пары управ.". ляемых ключей 17 -. 24, между общими точками которых включены запоминающие емкости 25 и 26. На раздельные входы блоков — ключи 17 и 19, 21 и 23 подаются информационные сигналы. Выходы ключей 20 и 24 соединены между Собою, а выходы ключей 18 и 24 являются выходом блока преобразования. Управляющие входы ключей 17

23 подключены к одному выходу генератора 16, а входы управления ключей

18 — 24 — другому выходу генератора 16.

Схема блока преобразования работает следующим образом.

В первый полупериод напряжения генератора 16 ключей 17 — 23 открыты, а остальные ключи заперты, и на запоминающих конденсаторах 25 и 26 запоминаются входные напряжения, Во второй полупериод закрываются ключи ,18 — 24, остальные размыкаются, и к выходным выводам блока подключаются последовательно включенные конденсаторы 25 и 26, Выходное напряжение блока при этом равно разности входных напряжений.

Выходные напряжения блоков соответственно равны блока 6 — 06=1R<- iRg=i (R<-Ry); (1) блока 7 — От = (i+ i У ) R (1+1 6 )"

Х(1-x)Rg-(2x-1)Х( (i+ i ) Rg (г) блока 8 - 0м=1Й -1к- = !(Й4 -й„ );(3) блока 9 — U

1„ — ток обратной связи с выхода выпрямителя 15у Х вЂ” относительное положение движка реохордау 04Х<1.

На входы усилителей 11 и 12 поочередно со сдвигом на 180 поступают

0ь и 0, 08 u Ug . Переменная составляющая входного сигнала на входе усилителя 11 составляет

0.„.==06-0>, (5) а на входе усилителя 12

09 -08-09 (6)

Напряжение U „ усиливается усилителями 11 и 13, подается на обмотку

40 управления двигателя 14, вал которого начинает вращаться и перемещать движок реохорда 3 до тех пор, пока напряжение на входе усилителя 11 не станет равным нулю, т.е. 0„„=0, тогда

4S иэ (5) с учетом (1) и (2) получаем

909588

Максимальная погрешность измерения разности температур, вызванная влиянием (tq+tg) составляет для диапазона изменения абсолютных температур 100 С 1,47%, а для диапазона

1000 С 17%.

Для коррекции влияния абсолютных значений температур в устройство включен преобразователь суммы абсолютных температур в пропорциональный ток, состоящий из блоков 8 и 9, усилителя 12, выпрямителя 15 и резистора обратной связи К.ю .

Переменная составляющая на входе усилителя 12 0 усиливается до такой величины, чтобы с точностью до напряжения статизма обеспечить 0 0, тогда из (6) с учетом (3) и (4) получается

Я„+Я,„- р у(;= — р — — ° N)

1О 2{}

Принимая R4 =2Rî и подставляя в (7) выражение (10), (9) и (8), получаем:

М,(„- 1(н (t„itg)j

ЯОЯ 9 25 ф " 1,и ; ф фl)l

Пренебрегая третьим членом суммы знаменателя (11) и выбирая R =AR }tф О

-йф max; R„> =R< A%4, получаем

Ca, K=0 5(1 ° f (12) < та т.е. с введением коррекции показания прибора пропорциональны только измеряемой разности температур.

Максимальная остаточная погрешность измерения, вызванная пренебрежением третьего члена суммы знамена- 40 теля (11), составляет для диапазона изменения абсолютных температур 100 С

0 007% 500оС 0,18% 1000оС 0,72% и уменьшается с уменьшением диапазона абсолютных температур.

Точность работы устройства опреде45 ляется качеством ключей и сопротивлением утечки конденсаторов блоков преобразования. В качестве управляемых ключей используют коммутаторы в интегральном исполнении типа 1КТ902.

Для уменьшения погрешности работы устройства величины запоминающих конденсаторов должны значительно превышать величины паразитных емкостей монтажа.

Применение устройства обеспечивает высокую линейность и точность измерения разности температур при использовании нелинейных (платиновых) термометров сопротивления, отсутст- gp ,вие влияния изменения абсолютных

Ф значений температур на точность измерения разности температур и сопротивления линии на точность измерения, что позволяет резко снизить рас- g5 ход меди и увеличить дальность передачи информации термометров, а также универсальность, так как позволяет измерять разность других физических величин при помощи нелинейных преобразбвателей сопротивления.

Устройство реализовано при создании автоматического прибора следящего уравновешивания для измерения разности температур в диапазоне 5 С с точностью+0,5% при изменении абсолютных температур от 0 до 500ОC платиновыми термометрами сопротивления градуировки 100 П. Дополнительная погрешность измерения, вызванная изменением сопротивления линии связи от

0 до 200 Ом, не превышает 0,025 С или 0,25%.

Формула изобретения

Устройство для измерения разности температур, содержащее последовательно соединенные реохорд и два термометра сопротивления с нелинейной характеристикой преобразования, потенциальные выводы которых подключены к входам одного из блоков преобразования, включающего в себя уп равляемые ключи и запоминающий конденсатор, второй блок преобразования, к входам которого подключены участки реохорда между одним из выводов реохорда и движком, между движком и вторым выводом реохорда, усилитель переменного тока, к входу которого подключены соединенные между собою выходы блоков преобразования, фазочувствительный усилитель, двигатель, вал которого механически связан с движком реохорда, источник напряжения, .подключенный между земляной шиной и токовым выводом первого термометра, генератор, выходы которого связаны с входами управления ключей блоков преобразования, о т л н ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения разности температур в широком диапазоне изменения абсолютных значений температур при использовании нелинейных термометров сопротивления, в устройство введены два дополнительных блока преобразования, усилитель переменного тока, фаэочувствительный выпрямитель, компенсационный резистор и резистор обратной связи, причем ко входам первого дополнительного блока преобра" зования подключены потенциальные выводы компенсационного резистора, включенного последовательно с источником напряжения и токовым выводом

nepaoro термометра, ко входам второго дополнительного блока преобразования подключены потенциальные выводы второго термометра и резистора обратной связи, выходы обоих дополнительных блоков преобразования, сое909588

ВНИИПИ Заказ 883/67 Тираж 883 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 диненные между собой, подключены между земляной шиной и входом усилителя переменного тока, выход которого через фазочувствительный выпрямитель и резистор обратной связи подключен к обцей точке второго термометра сопротивления и реохорда, а входы управления ключей обоих блоков преобразования соединены с выходами генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коротков П.А. и др. Динамические контактные измерения тепловых величин. Л., "Машиностроение", 1974, c . .168.

2. Заявка Р 2807838/18-10, кл. G 01 К 7/16, 07.08.1979 (прототип).