Устройство для измерения температуры

Устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е <ц993043

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцналнстнческик

Республик (6! ) Лополннтельное к авт..свнд-ву (22) Заявлено 18.09.81 (21) 3338586/18-10 (51) М. Кл .

G 01 К 7/00

G 01 К 15/00 . с прнсоедннением заявкн М(23) ПриорнтетГасударственный кемнтет

СССР (53) УДК 536.53 (088;8) Опублнковано 30.01.83. бюллетень М 4

Лата опубликования опнсання 30.01.83. йв аллам нэебретеннй. н атерытнй сь

О. В. Иассино А

j 7ъ (=;т;-, 1:

Ташкентское научно"производственное объед нение,,"Сигнал" (72) Автор изобретения (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к термомет- . рии и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где . требуется измерение температуры с повышенной точностью.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр, снабженный калибратором, блок управления; блоки коррекции аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности, первый и второй сумматоры, коммутаторы, измерительный прибор и источники эталонных напряжени" f1).

В этом устройстве в автоматичес- 5 ком режиме осуществляется коррекция как аддитивной, так и мультиплика" тивной составляющих погрешности термоэлектрического термометра в широком диапазоне измерейий, но с его ?о помощью невозможно построить быстродействующую систему многоточечного измерения температуры, так как процесс калибровки каждого канала по реперному материалу довольно длителен.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры содержащее термопреобразователи со встроенными калибраторами, подключенные к входу коммутатора, аналогоцифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого связан с блоком памяти, а первый выход подключен к; индикатору, блок управления, соединенный с управляющими входами коммутатора, блока памяти, вычислительного блока и индикатора 1 2 j.

Однако. это .устройство также обладает низким быстродействием, обус. ловленным длительностью самого процесса калибровки каналов измерения устройства. Это заставляет работать устройство с большими межпроверочными интервалами, в течение которых

3 99304 на вторичные преобразователи влияют различные факторы, например колебания питающих напряжений, температуры окружающей среды, влажности и т.д, что вносит дополнительные погрешности в результат измерения, которые в данном устройстве невозможно учесть, в течение межпроверочного периода, что предъявляет .ко вторичным преобразователям высокие требования и ловы- 10 шает их стоимость.

Кроме того, в случае когда процесс калибровки вносит возмущение в температурное поле объекта измерения, особенно в непрерывном технологичес- 15 .ком процессе, устройство вообще неприменимо, Цель изобретения - повышение точности измерения и быстродействия уст20 ройства, Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два имитатора сигналов термопреобразователя блок обратной связи и управляемый йз мерительный преобразователь, первый вход которого соединен с выходом коммутатора, два управляющих входа связаны с выходами блока обратной связи а выход - с входом аналогоУ

30 цифрового преобразователя, причем вто рой выход вычислительного блока соединен с блоком управления, а первый выход соединен с входом блока обратной связи, управляющие входы которогс связаны с выходами- блока управления, а выходы имитаторов сигналов термопреобразователя соединены с входами коммутатора.

Измерительный управляемый преобразователь содержит последовательно соединенные сумматор, функциональный преобразователь и управляемый масштабируемый усилитель.

Блок обратной связи содержит цифроаналоговый преобразователь и две запоминающие ячейки, входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя.

На чертеже показана блок-схема уст. ройства.

$0

Устройство содержит термопреобразователи 1 со встроенными калибрато-, рами, имитаторы сигналов термопреоб- раэователя начала 2 и конца 3 диапазона измерения, коммутатор 4, измерительный управляемый преобразователь

5, содержащий сумматор 6, функциональный преобразователь 7 и управляемый

3 4 масштабирующий усилитель 8, аналогоцифровой преобразователь 9, вычислительный блок 10, индикатор 11, блок 12 памяти, блок 13 управления, блок 14 обратной связи, содержащий цифроаналоговый преобразователь 15, запоминающие ячейки 16 и 17 для запоминания сигналов компенсации в начале и конце диапазона измерения.

Устройство работает следующим образом.

Калибровка канала вторичных преобразователей производится автоматически через определенные интервалы при работе устройства в режиме измерения по имитаторам сигналов термопреобразователей 2 и 3.

С началом процесса калибровки по команде с блока 13 управления коммутатор 4 подключает имитатор 2 начала диапазона измерения к первому входу сумматора 6 управляемого измерительного преобразователя 5. С выхо-. да сумматора б сигнал через функциональный преобразователь 7 и управляемый масштабнрующий усилитель 8 подается на аналого-цифровой преобразователь 9, с выхода которого сигнал поступает в вычислительный блок

10. Одновременно иэ блока 12 в вычислительный блок 10 подается код температуры, соответствующий температуре имитатора сигнала термопреобраэователя -2 начала диапазона измере- ния. Вычислительный блок 10 вырабатывает сигнал, компенсирующий погрешность, вносимую вторичнь1ми преобразователями. С выхода вычислительного блока 10 сигнал подается на вход цифроаналогового преобразователя 15 блока 14 обратной связи и проходит через ячейку 16 памяти на второй вход сумматора б управляемого измерительного преобразователя 5. Одновременно с блока 13 управления íà управляющий вход ячейки 16 памяти поступает сигнал логической "!", с приходом которого предыдущая информация ячейки 16 памяти стирается, а сигнал с вычислительного блока 10 проходит через ячейку 16 памяти на второй вход сумматора 6 без фиксации.

Процесс калибровки продолжается до появления на втором выходе вычислительного блока 10 сигнала о полной компенсации погрешности, вносимой вторичными преобразователями в начале диапазона измерения. С появлением на выходе вычислительного бло3 ставляющей погрешности каждого датчика температуры и подается на индикатор 11.

Систематическая составляющая погрешности каждого термопреобразователя 1 температуры выявляется в режиме

"калибрование" по реперному материалу до или после измерения температуры. При этом блок управления включается в режим калибрования. По команде оператора реперный материал переводится в режим, нагрева или охлаждения. Ilo достижении температуры фа" зового перехода реперного материала выходной сигнал термопреобразователя через коммутатор Й, измерительный преобразователь 5 и аналого-цифровой преобразователь 9 поступает в вычислительный блок 10. Одновременно в вычислительный блок 10 с блока 12 памяти в двоичном коде поступает сигнал о температуре реперного материала. Вычислительный блок вычисляет разницу между сигналом с термопре" образователя, соответствующим температуре фазового перехода реперного материала, и значением температуры реперного материала, полученным из блока 12 памяти. Полученная разность, сигналов текущей температуры канала и действительной температуры плавления реперного материала записывается в регистре памяти температуры вычислительного блока. Эта разность будет соответствовать погрешности термопреобразователя по реперному материалу, которая затем используется в режиме "измерение". с учетом передаточной характеристики термопреобразователя для. корректировки измеренного значения температуры. При этом сигнал погрешности предыдущего калибро-. вания автоматически стирается.

Аналогичным образом формируются и записываются в регистрах памяти вычислительного блока 10 сигналы пог решности для всех калибруемых термопреобразователей. устройство для измерения температуры обеспечивает автоматическую кор. ректировку дрейфа канала вторичных преобразователей, обусловленного влияющими факторами (изменение питающего напряжения, температуры окружающей среды, влажности и т,д.)-, что позволяет повысить точность измерения температуры и снизить требования к точности и .стоимости кана5 ;---993 0ч

6 ка 10 сигнала о полной компенсации: погрешности на ячейку 16 памяти прекращается поступление с блока 13 управления сигнала логической "1" и в ячейке памяти фиксируется сигнал пол- s ной компенсации погрешности. При этом погрешность канала вторичных преобразователей в начале диапазона измерения, являющаяся аддитивной составляющей погрешности, скорректирована.

После окончания калибровки канала вторичных преобразователей по началу диапазона измерения аналогичным образом производится калибровка вторичных преобразователей по сигналу имитатора сигнала термопреобразова" теля конца диапазона измерения. -При этом из блока 12 памяти в вычислительный блок 10 подается код темпе= ратуры, соответствующий температуре 20 имитатора сигнала термопреобраэователя 3 конца диапазона измерения, а с выхода вычислительного блока 10 сигнал, компенсирующий погрешность-, вносимую вторичными преобразователями через цифроаналоговый преобразователь 1 и ячейку 17 памяти, проходит на второй вход управляемого масштабируемого усилителя 8, а сйгал полной компенсации погрешности зо аписывается -в ячейку 17 памяти.- При том погрешность канала вторичных преобразователей в конце диапазона измерения, являющаяся мультипликативной составляющей погрешности, скорректирована.

В режиме измерения блок 13 управления вырабатывает сигналы управления коммутатором 4, вычислительныи блоком 10 и индикатором 11 для осу-; ществления.измерения температуры.в местах установки термопреобразова--телей. Термопреобразователи 1, от первого до последнего, через коммутатор 4 последовательно подключаются к первому входу сумматора 6. При этом на вторые. входы сумматора 6 и управляемого масштабируемого усилителя

8 с ячеек l6 и -17 памяти соответственно поступают сигналы, компенси- 1 рующие погрешности канала вторичных преобразователей в начале и в конце диапазона измерения, сформированные в процессе калибровки. Скорректиро ванный сигнал каждого термопреобразователя 1 через аналого-цифровой. преобразователь 9 поступает на вычислительный блок 10, где обрабаты- вается с учетом систематической со7 9930 ла вторичных преобразователей. Кроме того, отпадает необходимость s постоянной калибровке. канала по реперному материалу, что значительно увеличивает межпроверочный период, чем повышается быстродействие устройства. Все это позволяет увеличить число измерительных каналов и расширить сферу применения устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразо- 15 ватели, со встроенными калибраторами, подключенные к входу коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым вхо-. . дом вычислительного блока, второй 20 вход которого соединен с блоком.памяти, а первый выход .подключен к индикатору, блок управления, соединенный с управляющими входами коммутатора, блока памяти, вычислительного 25 блока и индикатора, о т л и ч а ю— щ е.е с я .тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, в него введены два имитатора сигналов термопреобразователя, зо блок обратной связи и управляемый измерительный преобразователь, пер. вый вход ко6Ьрого соединен с выходом

4 8 коммутатора, два управляющих входа которого соединены с выходами блока обратной связи, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, причем второй выход вычислительного блока соединен с блоком управления, а первый выход соединен с входом блока обратной связи, управляющие входы которого соединены с выходами блока управления, а выходы имитаторов сигналов термопреобразователя подключены к входам коммутатора.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что управляемый измерительный преобразователь содержит последовательно соединенные сумматор, функциональный преобразователь и управляемый масштабируемый усилитель.

), Устройство по и,1; о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок обратной связи содержит цифроаналоговый пре" образователь и две запоминающие ячейки, входы которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

:У 666444„ G 01 К 7/02, G 01..К 15/00, 1977.

2, Авторское свидетельство СССР " 717564, кл. G 01 К 7/02, G:01 К 15/ОО, 1978 (прототип).

Составитель Я. Соболев .Редюитор Н. Безродная Техред H. Tenep . Корректор Г. Orap

Заказ 441/Я Тираж 871 Подписное

ВФВИЯИ Государственного комитета СССР по делен изобретений и открытий

113635, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 .

Филиал ПОП "Патент",-г. Ужгород, ул. Проектная, 4