Способ измерения температуры частотным термопреобразователем

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5П G 01 К 7/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

Т =5 Го

0 Ь(М /М„) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3490371/18-10 (22) 13.09.82 (46) 30.12.83. Бюл. 9 48 (72) К. С. Семенистый (71) Львовский ордена Ленива политехнический институт им. Ленинского комсомола (53). 536.53(088.8) ,(56) 1. Борис Я. В., Кришталь Б. В.

Кварцевый цифровой термометр.

"Приборы и система управления", 1978, Р 12, с. 28-29.

2. Авторское свидетельство СССР

9 527608, кл. G 01 К 7/32, 1979 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЧАСТОТНЫМ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, заключающийся в измерении выходной, частоты термопреобразователя, о т,л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры в нестационарных режимах, „„SU„„1064161 А подсчитывают число выходных импульсов термопреобразователя Й„и Й2 в.двух равных, следующих один за другим интервалах времени д, длительность которых выбирают меньше одной десятой значения показателя тепловой инерции термопреобразователя, измеряют при этом приращение выходной частоты И за первый интервал времени, а значение температуры

Т определяют по формуле где 5 — крутизна характеристики преобразования термопреобразо- ф вателя; F0 — значение выходной частоты термопреобразователя в момент начала температурного С нестационарного режима.

l ° б й

1064161 О+ — Ь . (}

Изобретение относится к температурным измерениям, в частности к способам измерения температуры термопреобраэователями с частотным выходом, и может быть использовано при измерении нестационарных темпе- 5 ратур различных производственных .процессов.

Известен способ измерения температуры, заключающийся в том, что определяют частоту выходного сигнала 10 частотного термопреобразователя, а по результату измерения частоты судят о значении температуры (1 3, Недостатком известного способа измерения температуры является боль- 15 шая динамическая погрешность измерения в нестационарных режимах, обусловленная инерционностью применяемых термодатчиков.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения температуры, заключающийся в том, что определяют частоту выходного сигнала термопреобразователя, скорость изменения частоты 5 термопреобраэователя, а сигнал, пропорциональный измеряемой температуре, формируют с учетом скорости изменения частоты термопреобразователя путем изменения частоты опорного ге- ( нератора f2(.

Недостатком указанного способа является низкая точность измерения быстроменяющейся температуры из-за того, что коррекция сигнала термопреобразователя осуществляется с некоторой задержкой по отношению к воздействующему сигналу.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры в нестационарных режимах путем коррекции 40 динамической погрешности измерения.

Поставленная цель достигается согласно способу измерения температуры частотным термопреобразователем, заключающемуся в измерении выходной 45 .частоты термопреобразователя, подсчитывают число выходных импульсов термопреобразователя N< и ht< в двух равных, следующих один эа другим интервалах времени д, длительность 5О которых выбирают меньше одной десятой значения показателя тепловой инерции термопреобразователя, измеряют при этом приращение выходной частоты ЬЕ за первый интервал времени, а значение температуры Т определяют по формуле где 5 — крутизна характеристики преобразования термопреоб разователя; 65

Fð — значение выходной частоты термопреобразователя в момент начала температурного нестационарного режима.

На чертеже графически представлен предлагаемый способ измерения температуры.

Для частотных термопреобраэователей на стадии регулярного теплового режима характер кривой переходного процесса близок к экспоненциальному. Следовательно, выражение для выходной частоты F.(t} термопреобразователя при воздействии на него некоторого скачка, например нарастающей температуры, может быть записано в виде

FÍ}= F()+ 3-0 ((g} где Ь Г - установившееся значение приращения выходной частоты термопреобразователя, вызванное воздействием температурного скачка; ь - значение показателя тепловой инерции.

Значение измеряемой температуры, очевидно, определится зависимостью

Т-GF(4}.

Новому установившемуся значению температуры Т„ будет соответствовать новое значение выходной частоты термодатчика, равное

F„=F +ЬГ.

Дифференцируя (1 ), легко найти, что величина Ь F равна

Ф др dF(t}

Заменяя операцию дифференцирования выходной частоты термопреобразователя определением ее приращения

Ь | за определенный, квантеванный, достаточно малый промежуток времени

Ь 1 <, можно записать

ЬФ F Ь Е Ъ . (э}

h4 Ьь

Следовательно, искомое значение выходной частоты F< в новом устаноBHBIdBMcR режиме может быть определе- но за время ILK при помощи следующей операции:

Г

Р1=Fo êäf - (4}

Соответственно установившееся значение температуры определится зависимостью

1064161

Составитель В. Куликов

Редактор С. Пекарь Техред Ж. Кастелевич. Корректор Г. Огар

Заказ 10511/44 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 отношение t iлФ, входящее в формулу (5), определяется при помощи соотношения где й„ и и - число импульсов термодатчика за два равных,, следующих один за другим интервала времени длитель--f0 ностью 44 во время переходного процесса., Фиксированный промежуток времени

h4, за который определяют приращение частоты i f термопреобразователя д5 и число импульсов 8< и Н< в переходном режиме, Выбирают меньше 0,1 Й, чтобы погрешность, вносимая заменой операции дифференцирования выходной частоты F(4) определением ее прира- О щения за время it, была как можно меньшей (при h4 = 0,1 а погрешность

10%).

Информацию о значении температуры согласно предлагаемому способу получают за время 2.ht, т.е.. задолго до окончания переходного процесса на выходе термопреобразователя.

Здесь осуществляется последовательная электрическая коррекция инерционности термопреобразователя, аналогичная тому, как это осуществляется в системах автоматического регупирования при помощи фазоопережающих дифференцируищих звеньев. Одйако, специфика выходного сигнала термопреобразователя (частота) позволяет по-новому решить задачу коррекции динамической погрешности, обусловленную инерционностью применяемого термопреобразователя.

Предлагаемый способ измерения .легко реализуется при помощи обычных средств цифровой измерительной техники, например частотомера, счетчика, орразцовой меры времени, сумматора и умножителя частоты.