SU717564A1 - Многоканальное устройство дл измерени температуры с автоматическим калиброванием каналов - Google Patents

Description

. 1

Изобретение относитс  к области температур ,ных измерений и может быть использовано в различных отрасл х промышленности, где требуетс  измерение температуры с повышенной точностью.

Извесгао Устройство дл  измерени  температуры , содержащее измерительный прибор, термоэлектрический термометр снабженный .встроенным калибратором в виде некоторого количества материала с известной температурой плавлени , нагреватель, источник питани  нагревател , блок коррекции погрешности, сумматор , блок сравнени , источник стандартного сигнала , коммутатор и блок управлени  1. Это устройство обеспечивает поверку первичного преобразовател  на- месте эксплуатации, а также автомагическую коррекцию погрешноЬгй.

В мол(ент фазового перехода материала калибратора измерительный прибор фиксирует площадку с посто нной темперагурой, по которой осуществл етс  калибрование устройства. Момент калибровани  первичного преобразовател  определ етс  с помощью вход щего в блок управлени  дифференциатора выходного

сигнала термоэлектрического термометра, при этом точность калибровани  зависит от порога чувствительности схемь дифференцировани , определ ющей начало фазового перехода. .

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  температуры, содержащее термо .электрический термометр, снабженный калибратором , измерительный прибор, первый и второй сумматоры, коммутаторы, источники эталонных напр жений, блоки коррекции аддитивной и мультипликативной составл ющей погрещности , блок управлени  2.

В этом устройстве в-автоматическом режиме осуществл етс  коррекци  как аддитивной, так и мультипликатевной составл ющей погреишости термоэлектрического термометра в широком диапазоие температур, а не только в точках калибровани .

Однако как и устройстве 1 , момент начала калибровани  определ етс  с помощью схемь; дифференцировани , вход щей в состав блока управлени , что не позвол ет получить высокой .точности калибровани , а следовательно, и томности измерени  температуры. Кроме того, в этом устройстве остаетс  нескомпенсированной нелинейна  составл юща  погрешности термо.электрического термометра.

Дл  того, чтобы это устройство, работало в многоканальных системах, оно должио быть дополнеио входным коммзпгатором сигналов термоэлектрических термометров управл емым блоком управлени , а также в соответствии с Ьислом каналов должно быть з еличенр число {блоков адитавной и мультипликативной составл ющей погрешности и число источников эталонных напр жений, KOTopbie могут быть объединены в блок эталонных напр жений с распределителем . Этот распределитель может вз ть на себ  функции некоторых коммутаторов устройства . Это непосредственно вытекает из требовани  многоканапьности устройства и не вн6сит существенной новизны в устройство, а также н обеспечивает повышение точности измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

Постав л еннан цель достигаетс  тем. Что в устройство дл  измерени  температуры с автоматическим калиброванием каналов, содержащее термоэлектрические термометры с встроенными калибраторами, выходы которых через входной коммутатор подключены к входу аналого-цифрового преобразовател , первый и второй сумматоры , коммутатор, блок эталоннь1Х напр жений , соединенный; входом и выходом с распределителем , и блок управлени , выходы которого подключены к управл ющим входам распределител  и входного коммутатора, введены блок анализа, блок пам ти, переключатели, два умножител , квадратор, блок аппроксимащга norjpeumOtTH и ключ, управл ющий вход которого соединен с выходом блока анализа, выход соединен с распределителем, а вход соединен с вь1х6д6м аналого-цифрового 1феЬбразовател  И входом первого переключател , выходы которого соединены с первым умножителем, квадратором и входом первого сумматора, второй вход KoJPoporo соединен с вторым переключателем , а выход - с входом третьего переключател , выходы которого соединень с блоком тздикащш и блоком анализа, выход которого через коммугатор соеданен со счетчиком каналов , соединенным с блоком управлени , а квадратора Соёдйней с йХбдЬй второго; .умножител , соединенного с входом второго сумматора, второй вход которого соединен с Лмходом первого умно мтел , а выход сО дииен с входом второго переключател , соёйине HOfo с вькОдом распределител , вход которого соединен с третьим переключателем, а выходы соединены С входами второго сумматора и ум сожителей, причем входы и выходы блока пам ти и блока аппроксимации погрешности под кйючены к распределителю, а выходы блока .управлени  соединены с блоком анализа, управл ющими входами переключателей, входами коммутатора, квадратора, умножителей и сумматоров .

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термоэлектрические тер . мометры с встроенными калибраторами 1, выходы которых через входной коммутатор 2 подключены к входу аналого-цифрового преобразовател  3, первый и второй 5 сумматоры, блок эталонных напр жений 6, соединенный входом и выходом с распределителем 7, блок управлени  8, блок Аппроксимации погрешностей 9, блок пам ти 10, ключ 11, блок анализа 12, коммугатор 13, счетчик каналов 14, первый переключатель 15, второй переключатель 16,

третий переключатель 17, первый 18 и второй 19 умно сители, квадратор 20 и блок индикации 21.

Калибраторы, вст роенные в защитные чехлы термопар, содержат три плавкие вставки и обеспечивают формирование в зоне гор чего спа  трех различньгх и точно известных температур TI, Т2 и Тз с продолжительностью посто нства температуры 20-40 с. В блоке эталонных напр жений 6 в двоичном коде записаны числа, соответствующие ставдартным значени м ЭДС термоэлектрических термометров при температуре TI, Тг и Tj.

Устройство работает следующим образом. В режиме Калибрование оператор путем задани  соответствующей уставки регулирова11Й  переводит объекты, на которых калибруютс  термоэлектрические термометры, в режим нагрейа или охлаждени . Этот режим -может быть совмещен, например, с выходом объективов

на технологический режим, если температура Тз лежит в зоне этого режима.

Предположим, что система имеет п каналов, а калибруетс  канал N 1. Выходной сигнал первого тёрмоэлёктртеского термометра через

Claims (2)

1. коммутатор 2 поступает на вход аналого-цифрового преобразователи 3, с выхода которого сигнал температуры в двоичном коде через переключатель 15 поступает на вход сумматора 4/ На другой вход этого сумматора через переключатель 16 и распределитель 7 из блока рам ти 10 поступает О. При этом информации , поступающа  из блока пам ти 10 или блока эталонных напр жений 6, пО команде блока управлени  8 может подвергатьс  инвентированию , таким образЬм, чтобы на вход переклюЧ1ател  16 поступала разность сигналов. Итак, сигнал текущей температуры без изменений поступает на вход блока анализа 12. Блок анализа 12 представл ет из себ  логическое устройство с синхронизирующим и рабочим входом и двум  выходами. При поступлении положительного или отрицательного сигнала на рабочий вход сигнал управлени  формируетс  на выходе блока анализа, соединенного с управл ющим входом- ключа 11. Если же при подаче на синхронизирующий вход блока анализа 12 с выхода блока управлени  8 команды, разрешающей прием информации, на рабочий вход поступает О, сигнал вырабатываетс  на выходе блока анализа, соединенного с входом коммутатора 13. В рассматриваемом случае, вырабатываетс  сигнал управлени  ключом 11, и сигнал текущей температуры записываетс  в соответствующей  чейке блока пам ти 10. После прохождбни  полного цикла опроса каналов системй Си нал текущей температуры вновь поступает на вход сумматора 4. На другой вход сумматора 4 поступает сигнал температуры этого Канаиа , в предыдущем цикле. Так как этот сигнал инвентируетс , то на блок анализа 12 поступает разность сигналов и, как и в предьщущем случае, формируетс  команда управлени  ключом 11, и в блок пам ти 10 записываетс  новое значение температуры, а сигнал темперйту ры предыдущего цикла автоматическ и стираетс . При плавлении первой вставки калибратора при температуре Т, температура гор чего спа  калибруемого термоэлектрического термометра остаетс  посто нной, и сигналы температур двух циклов совпадают. Тогда сигнал совпадени  с блока анализа через коммутатор 13 поступает на вход интегрирующего счетчика первого kaHa ла 14. Если этот процесс повтор етс  дл  калибруемого канала m раз (до заполнени  счетчика 14) в блок управлени  8 поступает команда начала калибровани . Тогда на вход сумматора 4 через переключатель 17 из блока эталонных напр жений б поступает сигнал, соответствующий стандартной ЭДС термометра . при температуре Tj. Разность сигналов текущей температуры канала и действительной темпера-, туры плавлени  вставки калибратора Tj через переключатель 17 и распределитель 7 записьгоаетс  в блоке пам ти 10. Это число будет соответствовать погрешности калибруемого термометра при температуре Tj. Аналогичным образом будут сформированы и записаны в блоке пам ти 10 погреншости Atj и Atj соответственно, при температурах Tj и Тз дл  всех калибруемых термометров. Дале сигналы, соответстеующие Ati, At2 и А1з из блока пам ти 10 через распределитель 7 поступают на входы блока аппроксимации погрет .ности 9. Этот блок  вл етс  специализирован|ным решающим устройством дл  определени  коэффициентов BQ, а, а системы трех уравнений вида Зо + а. Т, +82, At, Эо + BiTj + а2Т2 Atj Зо +а,Тз +3jT3 At3 При поступлении на входы этого блока сигналов , соответствующих Atj, Atj и Д1з, на его выходах формируютс  сигналы, соответствующие Зд J 3 J 32, которые через распределитель 7 запоминаютс  в блоке эталонных напр жений 6. По времени процесс определени  коэффициентов Зо, 3i, 82 дл  одних каналов совпадает 9 определением погрешностей Ati; Д1з дл  других каналов, после того, как в блоке эталонных напр жений запомнились сигналы, соответствующие коэффициентам 8о, з,, з, дл  всех калибруемых каналов режим Калибрование закончен.. В режиме Измерение с выхода аналогоцифрового преобразовател  3 на входы квадратора 20 и умножител  18 поступает сигнал текущей температуры, а из блока эталонных напр жений 6 через ра:спределитель 7 на входь умножителей 18 и 19 и сумматора 5 поступают соответственно сигналы, соответствующие коэффициенты а, aj и Зо, сформированные дл  данного канала в режиме Калибрование , тогда на выходе сумматора 5 формируетс  сиг|нал коррекции вида AT - Зо + 8tT + ЗзТ, где Т -Текуща  температура канала. Этот сигнал через переключатель 16 поступает на вход сумматора 4, где складываетс  с сигналом текущей температуры канала. На блок индикации поступает скорректированный с учетом погрешности канала сигнал температуры. Существенным преимуществом описываемого устройства по сравнению с прототипом  вл етс  более высока  точность измерени , так как прин та  в устройстве полиноминальна  аппроксимаци  погрешности компенсирует аддитивную, мультипликативную и нелинейную составл ющие погрешности канала измерени . Высока  степень приближени  корректирующего воздействи  и кривой погрешности сохран етс  и при существенной нелинейности этой кривой, В описанном устройстве калибруетс  весь измерительный тракт, включа  и аналого-цифровой преобразова1ель, что создает значительные технико-экономические преимущества. При этом же уровне основной погрешности канала за счет переодической погрешности могут бьггь снижены требовани  к тем элементам измерительной системы, дл  которых доминирующей роставл ющей погрешности  вл етс  дрейф ристематической погрешности. Кроме того, можНо существенно увеличить быстродействие канала (обычно, при у1величении быстродействи  погрешность увеличиваетс ), так как наиболее . ЙШШЕШ ШдтШШийй пот)Ыш кана- ж-Ш11шмбш т ршзштртееш ра и линии все равно компенснруетс . УвёлИ ченне &bicTpofleAcTBal°npHBo5iKt к уЬйличению числа каналов (до коммутатора) и, следоваТЙ1ЫГО , к снижений) стоимости одного канала. Устройство может найта Timpoicoe TfjpiiMeHe- ние в автьматизирова  ых систёМгйс уТфавле Iffi тНнолбгическйми п сГцессШйтТсК зайНымк сиэмерешем температуры в различ гых обласд  х промышлеййо1-(Г производства. Формула изобретени  ШогокаНальное устройсйб дпй Шмёрёни  температуры с автоматическим калиброванием кШШйвГсЬЙёрШйЦёё fёрмоэдёктфйческие термоMetpbi с встроешыми калибраторами, Выходы Которых через входной KoKiKiytatOp подключены k входу аналого-цифрового преобразовател , первь1Й и второй сумматоры, коммзггатор, блок ; лалонных напр жений, соединённый входом и выходом с распределителем и блок управлени , ЖйЙйб к тЬрЬго Т1бдкл| очены к управл ющим fхбШ 1р1аШр|ёдёШ±ёл  и входИогО коммутатора , о т п и ч а to щ её с   тем, что, с целью повы ШШГ1Ъвдости измерени , в йего введены блО анализа, блок ftaSiiifmi, переключатели, два ум йОжитёл , квадратор, блок аппроксимации поrpeilMOdTH И ключ, управл ющий вход которого соединен с выходом блока анализа, выход среданеи с распределителем, а Вхйд соединен с выходом аналого-цифрового преобразовател  и ЖодО Первого Переключател , выходы которого соединены с первым умножителем, квадратором и входом первого с тиматора, второй вход которого соединен с вторым переключателем , а выход - с входом третьего переключагел , выходы которого соединены с блоком индикации I блоком анализа, выход которого через йбкГйутгатор соединен со счетчиком каналов, соединенным с блоком управлени , а выход квадратбр а соединён с Входом второго умножител , соединенного с входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого умножител ,.,а выход соединён с входо1М второго переключател , соединенного с вьгходокй распределител , вход которого соединен с третьим переключателем, а выходы соединеныс входами второго сумматора и умножителей, причем входы и выходы блока пам ти и блока аппроксимации погрешности |П9Д1слючены к распределителю; а выходы блока управлени  соединены с блоком анализа, управл ющими входами переключателей, входами коммутатора, квадратора, умножителей и сумматоров . Источники информации, , прйн тъгё во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 569876, кл. G 01 К 7/02, 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке N 2463860/18-10, кл. G 01 К 7/02, G 01 К 15/00, 1977 (прототип).