1 Изобретение относитс к температу ным измерени м и может быть использо вано при построении цифровых термометров с автоматической компенсацией термо-ЭДС свободных концов термоэле трического термометра. Известны способы и устройства дл компенсации изменени термо-ЭДС термоэлектрического термометра при изме нении температуры его свободных концов , например, путем учета поправки на температуру свободных концов или путем термостатировани свободных концов с применением пассивных или активных термостатов и удлин ющих те моэлектродных проводов 1J и f2. Однако этим техническим решени м присущи существенные недостатки, заключающиес в том, что при учете поправки к результату измерени необхо димо измер ть температуру свободных концов и, пользу сь градуировочной характеристикой термоэлектрического термометра, расчетным путем корректировать результат измерени . Такой способ трудно поддаетс автоматизации и требует измерени температуры свободных концов. При стабилизации температуры свободных концов необходимо примен ть пассивные термостаты, например сосуды Дьюара, наполненные тающим льдом (если поддерживать &съ ) или кип тильники (если поддерживать все ). Применение пассивных термостатов оправдано в лабораторных услови х, но сопр жено с большими трудност ми и неудобствами при их эксплуатации в прогшшленных услови х. Пассивные термостаты на 8(, отличающиес от О tли 100 С обладают низкой трччостью . Применение активных термостатов предполагает разработку специальных устройств с автоматическим поддержанием температуры, а при высокой точности стабилизации эти устройства 39 значительно усложн ютс и удорожаютс . При этом в процессе эксплуатации они не всегда удобны. Применение термостатов предполагает использование удлин ющих термоэлектрических проводов, так как необходимо удалить свободные концы от объекта измерени . Дл достижени достаточно высокой точности измерений необходимо, чтобы термоэлектродные провода были изготовлены из того же материала, что и термоэлектроды термоэлектрического термометра .(ТТ) . Поэтому дл ТТ из благородных металлов это не экономично, так как необходимо большое количество дефицитных и дорогосто щих материалов. Применение других материалов не дает возможности получить градуировочные характеристики удлин ющих проводов идентичные градуировочной характерис тике ТТ, что приводит к возникновению значительных погрешностей измерени . Известны также устройства типа КТ дл автоматической компенсации изменени термо-ЭДС ТТ, представл ющие собой равноплечий мост, три плеча в котором выполнены из манганиновой проволоки, а четвертое - из медной. Мост питаетс от источника ст билизи рованного напр жени и выходом включаетс в разрыв; между выходом ТТ и входом вторичного измерительного прибора ГЗЗОднако включение компенсационного устройства на входе прибора значительно ухудшает помехоустойчивост измерени , и кроме того, различные модификации КТ обладают низкой точностью . Погрешность компенсации изме нени термо-ЭДС в диапазоне изменени температуры свободных концов 050°С ниже +3°С. Известно устройство, в котором с целью компенсации нелинейности градуировочной характеристики ТТ в диапазоне изменени температуры свобод ных концов в цепь питани компенсационного моста типа КТ включаетс делитель напр жени , одно плечо ко .торого образовано дополнительным тер морезистором, что позвол ет повысить точность по сравнению с серийновыпус каемыми КТ С 3. Однако это устройство предполагает применение дополнительного терморезистора . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс устройство дл измерени температуры или других физических величин, содержащее датчик, например термоэлектрический термометр подключенный выходом к входу усилител , выход которого через один из входов ключа св зан с входом интегратора , соединенного через другой вход ключа с источником опорного напр жени , а выход интегратора подключен к входу нуль-органа. Последний выходом подключен к одному из входов селектора , к другому входу которого подключен выход генератора тактовых импульсов, выход селектора св зан с входом цифровой схемь линиаризации, соединенной своим выходом со входом цифрового отсчетного устройства, а также блок управлени ГЗ. Однако это устройство при работе с термоэлектрическими термометрами имеет недостаточно высокую точность измерени температуры из-за вли ни на результат измерени изменений температуры свободных концов термоэлектрического термометра. Кроме того, в известном устройстве нэ результат измерени вли ет нестабильность порогосрабатывани нуль-органа , что требует дл повышени точности измерени примен ть более сложные и дорогосто щие компараторы. Целью изобретени , вл етс повышение точности измерени температуры. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени температуры , содержащее термоэлектрический термометр, усилитель, ключ, интегратор , нуль-орган, источник опорного напр жени , селектор, генератор тактовых импульсов, схему цифровой линеаризации , цифровое отсчетное устройство , а также терморезистор, преобразователь сопротивлени в напр жение и блок управлени , дополнительно введе-. ны втора схема цифровой линеаризации , реверсивный счетчик импульсов и второй ключ, соединенный своими двум входами соответственно с другим термоэлектродом термоэлектрического термометра и выходом преобразовател сопротивлени в напр жение, а выход второго ключа подключен к другому входу усилител , причем второй выход селектора соединен с входом второй схемы : цифровой линеаризации, выходы которой подключены к вычитающему и суммирующему входам реверсивного сметчика им пульсов, соединенного своим выходом другим сигнальным входом блока управ лени , дополнительные выходы которог св заны с управл ющими входами второ го ключа и второй схемы цифровой линеаризации . На фиг. 1 приведена схема устройс ва дл измерени температуры; на фиг. 2 - временна диаграмма его работы . Устройство дл измерени температ ры содержит термоэлектрический т.ермометр 1,. соединенный своими термоэлектродами .соответственно с первым входом второго ключа 2 и одним из входов усилител . 3. другой вход которого св зан с выходом второго ключа 2. а выход усилител подключен к одному из входов первого ключа , со единенного своим выходом через интег ратор 5 и один из выходов нуль-органа 6 к orfPloMy из входов селектора 9, к другому входу которого подключе свыход генератора 8 тактовых импульсов , причем другой вход первого ключа соединен с выходом источника 7 опорного напр жени . Цифровое отсчет ное устройство 10 св зано входом с выходом первой схемы 11 цифровой линеаризации , соединенной входом с одним из выходов селектора 9) Другой выход которого подключен к входу вто рой схемы 12 цифровой линеаризации, а выходы последней св заны с входами реверсивного счетчика 13 импульсов. Терморезистор 1 четырехпроводной линией св зи подключен к входу преобразовател 15 сопротивлени в напр жение , св занного выходом с вторым входом второго ключа 2, а управл ющие входы второго ключа 2, пер вого ключа 4, селектора 9 и второй схемы 12 цифровой линеаризации соеди нены с соответствующими выходами блока 16 управлени , причем сигнальные входы последнего св заны соответ ственно с другим выходом нуль-органа 6 и реверсивного счетчика 13 импульсов . Устройство работает следующим образом . При включении устройства сигналы с блока 16 управлени открывают второй ключ 2 по второму входу, подключа выход преобразовател 15 сопротивлени в напр жение к входу усилител 3f а первый ключ k открывают по вому входу, подключа выход усиел 3 к входу интегратора 5- Осьные узлы устройства привод тс в одное состо ние. Селектор 9 зат . При этом на вход интегратора 5 попает напр жение, равное всв ( - коэффициент усилени усилител 3; Up - напр жение на выходе образовател 15 сопротивлени в напр жение, значение которого равно вгй П- , К - коэффициент преобразовани преобразовател 15 сопрог тивлени в напр жение; 4RQ -приращение сопротивлени терморезистора Т с изменением температуры RO - сопротивление терморезистора li при 0°С; cL - температурный коэффициент сопротивлени терморезистора U; а - температура свободных концов термоэлектрического термометра 1, поскольку терморезистор 1А размещаетс в непосредственной близости от свободных концов термоэлектрического термометра 1 и, таким образом, находитс при той же температуре 6,, что и свободные концы. Начальное смещение t o neHсируетс любым известным способом в преобразователе 15 сопротивлени в напр же- , ние, Напр жение Ц интегрируетс интегором 5 (фиг. 2) в течение интервавремени Т, длительность которого ираетс равной периоду напр жени питани устройства и задаетс ком 16 управлени , В конце интервала Т на выходе инратора возникает напр жение ,KyUg ,т, (4) v%wD где К.. (Т - посто нна времени интегратора 5) После окончани интервала Т си|- налы с блока 16 управлени закрываю первый ключ Ц по первому входу и от крывают по второму входу, подключа выход источника 7 опорного напр жени к входу интегратора 5, селектор 9 открывают дл прохождени импульсов с генератора 8 тактовых импульс на вход второй схемы 12 цифровой ли неаризации , а выход последней подключают к вычитающему входу реверси ного счетчика 13. Напр жение UQ с выхода источника 7 опорного напр жени интегрируетс в течение интервала времени t (фиг. 2) до момента, пока интегратор 5 не возвратитс в исходное состо ние , т. е. пока не выполнитс равенство ««0. Интервал времени ц определ ют, приравнива («) и (5), откуда ( 6) в течение интервала Ц на вычита ющий вход реверсивного счетчика 13 импульсов поступает ко ичеств о импульсов 1 -1 где - частота импульсов Кце-fпоступающих с выхода второй схемы 12 цифровой линеаризации;(кце Функциональный коэффициент преобразовани второй схемы 12 цифровой линеаризации; fjj - частота импульсов генератора 8 тактовых импульсов. Таким образом, в конце интервала t в реверсивном счетчике 13 импульсов зафиксируетс код числа N. Момент окончани интервала t фик сируетс нуль-органом 6, по выходном сигналу которого блок 16 управлени своими сигналами закрывает второй ключ 2 по второму входу и открывает его по первому входу, подключа к входу усилител 3 термоэлектрический термометр 1, а первый ключ k закрывает по второму входу, открыва его по первому входу, подключа вы9 18 ход усилител 3 к входу интегратора 5- Селектор 9 при этом закрываетс . На вход интегратора поступает усиленна усилителем 3 выходна термо-ЭДС , термоэлектрического термометра 1, значение которой равно Uj К,,Е(ех,9св). (8) где Е(в),в(в) - выходна термо-ЭДС, термоэлектрического термометра 1; 0 - измер ема температура; 9jjg- температура свободных концов. Значение Е(вх,в(х9) можно представить в таком виде Е(бл,0св) Х ) -дЕ(0°С ,в, ) (вх.(0%бев)Л10) где Е(в;{, 0°С) - термо-ЭДС термоэлек . трического термомет- ра 1 при температуре свободных концов 0°С и соответствующа . значени м, при которых градуирован прибор; дЕ() - поправка к термо-ЭДС ермоэлектрического термометра 1 при тличии температуры свободных концов все от 0°С, примем 0х и ®св (что в больитнс1Ве случаев имеет место при эксплуатации прибора ) . При этих услови х всегда Е(вх, ®Св )х ) и всегда выполн ютс соотношени (9) и (10). Напр жение иj инterpиpyeтc интегратором 5 (как и в предыдущем случае и) в течение интервала времени Т,, длительность которого задаетс блоком 16управлени . В конце интервала Т на выходе интегратора возникает напр жение Т Т «HV JU3di-V E(0,,0,)T или с учетом (9) ,П0х°)Г -К„КуЕ (,0,)ТН После окончани интервала Т сигналы с блока 16 управлени закрывают пер93t вый ключ k па первому входу и открывают его по второму входу, подключа выход источника 7 опорного напр жени к входу интегратора, а селектор 9 открывают дл прохождени импульсов от генератора 8 тактовых импульсов на вход первой схемы 11 цифровой линеаризации . Напр жение U, с выхода источника 7 опорного напр жени интегрируетс в течение интервала времени t до момента возвращени интегратора 5 в исходное состо ние, т. е. пока не выполнитс равенство. 1 , dt О Момент окончани интервала tij фиксируетс нуль-органом 6, по выходному сигналу которого блок 16 управлени своим сигналом открывает селектор 9 дл Прохождени импульсов от генератора 8 тактовых импульсов на вход второй схемы 12 цифровой линеаризации не отключа первой схемы 11 цифровой линеаризации, а выход второй схекш 12 цифровой линеаризации подключают к суммирующему входу реверсивного счетчика 13. В момент окончани интервала dt, когда на суммирующий вход реверсивного счетчика поступит Н импульсов частотой f0 , реверсивный счетчик перейдет в нулевое состо ние и по его выходному сигналу блок 16 управлени закроет селектор 9- прекраща поступление импульсов на входы первой и второй схем Цифровой линеаризации, а все остальные узлы устройства перевод тс в исходное состо ние. При этом на вход цифрового отсчетного устройства 10 поступает N импуль сов с выхода первой схемы 11 цифровой линеаризации и результат измерени индуцируетс на цифровом табло цифрового отсчетного устройства 10. Таким образом, результат измерени равен где f(«/ - частота импульсов , поступающих с выхода первой схемы 1 1 цифровой линеаризации ( функциональный коэффициент преобразовани первой схемы 11 цифровой линеа- ризации) tn - длительность второго такта ин тегрировани ; ( 12) At - интервал времени от момента срабатывани нуль-органа до момента перехода реверсивного счетчика импульсов в нулевое состо ние. Интервал времени t определ ют, приравнива (11) и (12) )T (ех.ОС) V и„ и„ VE(ooc,ee) () . а интервал времени At определ ют, приравнива количество импульсов, поступивших на вычитающий и суммирующий входы реверсивного счетчика, т. е. К f- ce M- O-ц-- ц. де Кц „- л(х:то нный коэффициент пребразовани второй схемы цифровой инеаризации при прохождении импульов на сукйниру щий вход реверсивного четчика. Откуда с т (45) Подставл (1) и (15) в уравнение (13), получают КубЕ(0С.всв) О ал Обеспечива равенство . t ЧТО не трудно осуществить путем функциональногО изменени коэффициента преобразовани 1с ц, ij второй схемы 12 цифровой линеаризации, исход из заданной градуировочной характеристики ) термоэлектрического термометра, получают ч. Е(вх,ООС) Обеспечив (0х. 0) К б путем. функционального изменени коэффициента преобразовани К „первой схемы П цифровой линеаризации, исход из заданной градуировочной характеристики Е(0;(, ) термоэлектрического термометра , получают результат измерени N, независ щий от изменений температуры свободных концов , т.е. N К 9х где К - посто нный коэффициU (j ент аналого-цифрового преобразовани устройства. Таким образом, за счет дополнитель ного введени в устройство дл измерени температуры второго ключа, второй схемы цифровой линеаризации, реверсивного счетчика и соответствующих св зей значительно повышена точность измерени температуры, поскольку авто матическа компенсаци изменений термо-ЭДС термоэлектрического термометра , вызванных изменени ми температуры его свободных концов, осуществл ет с в цифровой форме после аналого-циф ровых преобразований, а поэтому не требует, как в известных устройствах формировани на входе устройства низких уровней компенсирующих напр жений что снижает точность и помехоустойчи вость измерений. Кроме того, в предлагаемом устрой стве значительно снижены требовани стабильности порога срабатывани нул органа, поскольку в результате операции вычитани вли ние нестабильности порога срабатывани нуль-органа приходитс только на один цикл преобразовани , что нетрубно осуществить, примен простые и недорогосто щие компараторы. Формула изобретени Цифровой измеритель температуры, содержащий термоэлектрический термометр , соединенный одним термоэлектродом с одним из входов усилител , выход которого подключен к первому входу ключа, соединенного своим выходом через интегратор и один из выходов нуль-органа с одним из входов селектора, другой вход которого св 9 112 зан с выходом генератора тактовых импульсов , авыход соединен с входом первой схемы цифровой линеаризации, подключенной выходом к входу цифрового отсчетного устройства, терморезистор , подсоединенный по четырехпроводной линии св зи к входу преобразовател сопротивлени а напр жение, и блок управлени , выходы которого св заны с управл ющими входами ключа и селектора, один из сигнальных входов подключен к другому выходу нульоргана , источник опорного напр жени соединенный с вторым входом ключа, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени температуры, в него введены втора схема цифровой линеаризации, реверсивный счетчик импульсов и второй ключ, соединенный своими двум входами соответственно с другим термоэлектродом термоэлектрического термометра и выходом преобразовател сопротивлени в напр жение, а выход второго ключа подключен к.другому входу усилител , при этом второй выход селектора соединен с входом второй схемы цифровой линеаризации, выходы которой подключены к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика импульсов, соединенного своим выходом с другим сигнальным входом блока управлени , дополнительные выходы которого св заны с управл ющими входами второго ключа и второй схемы цифровой линеаризации. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Преображенский В. П. Теплотехнические измерени и приборы. М., Энерги , 1978, с. 952 .Там же, с. 116-119. 3.Там же, с. 185Ц , Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 К 7/12, 197. 5. Коолатай, Харконен. Цифрова линеаризаци результатов измерени . Электроника, 1978, № 15, с. 26-37 (прототип).
Фиг.1
Ui
инт