устройство для измерения температуры
Классы МПК: | G01K7/02 с использованием термоэлектрических элементов, например термопар G01K7/04 для измерения температуры объекта, не являющегося одним из термоэлектрических материалов, составляющих термоэлемент |
Автор(ы): | Зубов Е.Г., Ильин Ю.С., Лебедева А.И. |
Патентообладатель(и): | Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-03-14 публикация патента:
20.06.2001 |
Изобретение относится к измерительной технике и может применяться при измерении температуры с помощью термопар в условиях промышленных помех в комплекте с регистрирующим прибором автоматического следящего уравновешивания. Устройство для измерения температуры содержит термопару, два запоминающих конденсатора, четыре пары управляемых ключей, повторитель, регистратор и узел формирования сигналов управления ключами. Электроды термопары соединены через первую пару ключей с первым конденсатором, а через третью пару ключей - со вторым конденсатором. Первый конденсатор через вторую пару ключей и повторитель соединен со входом регистратора. Второй конденсатор через четвертую пару ключей и повторитель также соединен со входом регистратора. Такое выполнение устройства обеспечивает непрерывность выходного сигнала на входе регистрирующего прибора и повышает достоверность и точность измерения температуры. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Устройство для измерения температуры, содержащее термопару, первый запоминающий конденсатор, первую и вторую пары управляемых ключей, отличающееся тем, что в него введены второй запоминающий конденсатор, третья и четвертая пары управляемых ключей, повторитель, регистратор типа автоматического электронного потенциометра и узел формирования сигналов управления ключами, содержащий диод, делитель напряжения на резисторах, транзисторный ключ и триггер, при этом электроды термопары соединены через первую пару ключей с первым конденсатором, а через третью пару ключей - со вторым конденсатором, первый конденсатор через вторую пару ключей и повторитель соединен с входом регистратора, который соединен через повторитель и четвертую пару ключей со вторым конденсатором, управляющие входы первой и четвертой пары ключей соединены с первым выходом триггера, второй выход которого соединен с управляющими входами второй и третьей пары ключей, счетный вход триггера соединен с выходом транзисторного ключа, вход которого через делитель напряжения на резисторах и диод соединен с источником питания нагревательной установки.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике, в частности для измерения температуры с помощью термопары в комплекте с серийно выпускаемыми промышленностью приборами автоматического следящего уравновешивания типа КСП (см. Г. С. П. Приборы автоматические следящего уравновешивания КСМ4, КСМ4И, КСП4, КСП4И, КСУ4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 3.9026.171. ТО. 1980). Объем применения таких устройств в промышленности исчисляется десятками тысяч. Так как при измерении температуры с помощью термопар уровень помех промышленной частоты (50 Гц) может в несколько раз превосходить максимальные значения термоЭДС, применяют различные методы подавления помех (см. А.Н. Серьезнов, М.П. Цапенко. Методы уменьшения влияния помех в термометрических целях. М.: Энергия, 1968). Это: экранирование и скручивание электродов термопар и компенсационных проводов, статистическая обработка результатов измерений, компенсация помех, фильтрация, осреднение (интегрирование) и т.д. Метод экранирования и скрутки проводов позволяет на частоте 50 Гц обеспечивать подавление помех не более чем на 15 дБ. Кроме этого изготовление экранов является сложной, трудоемкой операцией. Метод статистической обработки результатов измерений не нашел широкого применения, т.к. требует сложного дорогостоящего оборудования с высоким быстродействием и применением ЭВМ для обработки результатов измерений. Устройство противофазной компенсации помехи путем ее выделения из входного сигнала с последующим суммированием инвертированной помехи с основным сигналом не позволяет получить высокую помехоустойчивость из-за значительной инерционности узла выделения помехи на частотах, близких к 50 Гц. Применение RC- и LC-фильтров во входных цепях измерительных устройств не обеспечивает достаточную фильтрацию помехи, вызывает существенное запаздывание и ослабление полезного сигнала. Метод осреднения (интегрирования), при котором время осреднения выбирается близким к периоду помехи, нашел применение в цифровых измерительных приборах, большинство из которых - это приборы с фиксированным временем интегрирования, а т.к. частота сети (а стало быть и помехи) изменяется в пределах 50![устройство для измерения температуры, патент № 2169351](/images/patents/302/2169004/177.gif)
Сигналы от источника питания нагревательной установки через диод D (выделяющий сигнал нужной полярности) и делитель напряжения на резисторах R2/R3 поступает на базе транзисторного ключа T, формирующего на выходе серию однополярных импульсов, которые подаются на счетный вход C триггера Tг. Триггер изменяет состояние на выходах A и B через каждый интервал времени, равный периоду помехи. В течение первого периода с выхода A подаются сигналы управления, открывающие первую 1 и четвертую 4 пары ключей, а с выхода B сигналы управления на вторую 2 и третью 3 пары ключей запирают их. При этом конденсатор C1 подключается к электродам термопары Tn, а конденсатор C2 отключается от электродов термопары и подключается через повторитель 5 к входу регистрирующего прибора 6. В течение первого периода происходит заряд конденсатора C1 до уровня ЭДС термопары Tn и регистрация сигнала термоЭДС, который был зафиксирован на конденсаторе C2 в предыдущем периоде. Поступающий на счетный вход C триггера Tг последующий импульс (с выхода транзисторного ключа T) перебрасывает его в противоположное состояние, при котором сигнал с выхода A переводит первую 1 и четвертую 4 пары ключей в запертое состояние, а сигнал с выхода B вторую 2 и третью 3 пары ключей отпирает. При этом конденсатор C1 отключается от электродов термопары и подключается к входу регистрирующего прибора 6 (через повторитель 5), где происходит регистрация сигнала термоЭДС, а конденсатор C2 отключается от регистрирующего прибора 6 и подключается к электродам термопары, где подзаряжается до уровня термоЭДС. В последующем времени цикл работы устройства повторяется. Предложенное устройство позволяет обеспечить непрерывность поступления сигнала с термопары на вход регистрирующего устройства и сохранить достоверность и точность измерений с помощью приборов типа КСП.
Класс G01K7/02 с использованием термоэлектрических элементов, например термопар
Класс G01K7/04 для измерения температуры объекта, не являющегося одним из термоэлектрических материалов, составляющих термоэлемент