Способ градуировки распределенных датчиков температуры с переменным погонным коэффициентом чувствительности

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - упрощение и ускорение градуировки при обеспечении высокого пространственного разрешения. Градуируемый датчик совместно с образцовым распределенным датчиком температуры перемещают из термостата в термостат, имеющие разные температуры. Исходя из заданного пространственного разрешения дискретного времени измеряют сопротивление каждого датчика и по полученным данным рассчитывают локальные коэффициенты чувствительности. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (33) (s))s G 01 К 15/00

ГОСУДАР.СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4631561/10 (22) 04.01.89 (46) 07.10.91. Бюл. Рк 37 (71) Морской гидрофизический институт

АН УССР (72) В.А.Гайский и А.В.Клименко (53) 537.532 (088.8) (56) Гордов А.Н.Основы термометрии. — М.;

Металлургия, 1971, с. 146-147. (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ С

ПЕРЕМЕННЫМ ПОГОННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

Изобретение относится к области температурных измерений и предназначено для градуироэки распределенных датчиков . температуры и пространственных фильтров, используемых, например, в океанографических исследованиях.

Цель изобретения — ускорение процесса градуировки при повышении пространственного разрешения.

На фиг.1 схематически изображено устройство для реализации способа градуировки гибких датчиков; на фиг;2 — примерная схема иэмерительно-вычислительного блока: на фиг.3 — графики формируемых граду. ировочных профилей температуры при трех положениях датчиков в термостатах(фиг,3датчики целиком в первом термостате, фиг.4 и 5- датчики частично в первом термостате и частично во втором термостате); на фиг.б — схема укладки провода в градуируе; мом датчике; на фиг.7 — график функции (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — упрощение и ускорение грэдуировки при обеспечении высокого пространственного разрешения. Грэдуируемый датчик совместно с образцовым распределенным датчиком температуры перемещают из термостата в термостат, имеющие разные температуры.

Исходя из заданного пространственного разрешения дискретного времени измеряют сопротивление каждого датчика и по полученным данным рассчитывают локальные коэффициенты чувствительности. 8 ил. чувствительности градуируемого датчика; нэ фиг.8 — отсчеты функции чувствительности, полученные в результате градуировки.

Устройство (фиг.1) содержит термостаты 1 и 2, узел 3 перемещения и измерительно-вычислительный блок 4. Градуируемый датчик 5 и образцовый датчик 6 размещают в процессе градуировки в первом и втором термостатах и последовательно перемещают через сальниковый переход из первого термостата во второй с помощью устройства 3 перемещения.

Термостаты 1 и 2, заполненные воздухом или жидкостью, должны обеспечивать однородность температуры по всему объему, для чего они могут быть снабжены мешалками (не показаны), Термостаты 1. и 2 могут быть пассивными.

Устройство перемещения должно обеспечивать достаточно точное (лучше разрешающей способности по длине) не1682831

) (roo +ao Ols ) dx + (3) 01(s-1)" 01з %(s-1) &as (4) Ros- Ro(s-1) 50

h x (6b.õ 01 (з 1 } } (6) ао прерывное или дискретное перемещение градуируемого датчика иэ одного термостата в другой. Оно может быть построено любым известным способом, например аналогично устройству перемотки магнит- 5 ной ленты. Высокая точность перемещения может быть обеспечена, например, за счет использования шагового двигателя на ведущем валу, магнитных или оптических меток на протягиваемом датчике. За счет тянущей 10 затравки механизм перемещения может быть вынесен за пределы камеры r1epeoro термостата, как это показано на фиг.1.

Измерительно-вычислительный блок 4 предназначен для измерения сопротивле-. 15 ния градуируемого и образцового датчиков и вычисления значений градуировочной характеристики по данным измерений. Блок 4 может выполняться из стандартных измерительных приборов и вычислителей. Напри- 20 мер, если образцовый и градуируемый датчики имеют выходной параметр — сопротивление, то в состав блока 4 входят, как зто, например, показано на фиг.2, последовательно включенные коммутатор 7, 25 аналого-цифровой преобразователь 8 сопротивлений в код и процессор 9. В данном примере коммутатор 7 должен иметь минимальное переходное сопротивление ключей, которые могут быть контактами 30 электромеханических реле. Этим условиям удовлетворяет, например, релейный мультиплексор 750 системы КАМАК. В ка честве преобразователя 8 сопротивлений в код желательно использовать высокоточ- 35 ный прибор, например серийный цифровой вольтомметр типа Ш387. В качестве процессора 9 целесообразно исполь.зование микроЭВМ, например типа "Электрон и ка-60". 40

Рассмотрим сущность предлагаемого, способа градуировки.

Имеющаяся в известном способе процедура контроля, измерения и учета в вычислениях разности температур 01 — в 45 термостатах в предлагаемом способе упрощена путем использования образцовоro распреде.пенного однородного (немодулированного) датчика температуры, сдвигаемого одновременно с РМД в процессе формирования градуировочных профилей, Для сопротивления образцового распределенного однородного датчика (РОД) температуры можно записать 55

L (гоо + 3o 0 (.х ) ) dx = R, о где ао = const — известная погонная функция термочувствительности;

roo — постоянная составляющая погонного сопротивления, Если часть х РОД после (s-1)-го сдвига находится в термостате 1 с температурой

01, а часть (1 — х) — в термостате 2 с температурой 9z, то для его сопротивления справедливо равенство х

f (гоо + ао 01 (, — 1 ) ) dx + о х +Ах

+ f (гоо + во 01(з — 1) )dx+ о

+),(roo + ао 02 (s — 1 ) ) dX = Яо(з-1), (2) х

После сдвига РОД в термостат 2 на Ьх для его сопротивления х+Ьх

+ f (rpp + ao %s ) dx + о

L . f (r«+ ао Ozs ) dx = Ros . х

Считая справедливыми равенства и вычитая выражения (4) и (3), получим х+Лх

f (гоо+аойз)ох— х х+Лх

3 (Гоо+а,01(,— 1) )dX = х или после преобразования

Выражение (6) может использоваться как для определения разности темпера1682831 тур (&as — 01s ) ПО ИЭМЕрЕННЫМ СОПрОтИВлен иям Ros- йо(з11 РОД и заданному (измеренному ) значению сдвига Ьх, так и для определения (контроля) величины сдвига Лх, если разность 5 (%s — Оь) задана (для активных термостатов) или измеряется образцовыми датчиками.

В первом случае подставляем выражение (6) в выражение 10

Rs Rs — 1 аз

15 и получим

Rs Rs — 1

as-,, ао, в-1 и (8) оз о (s — 1)

Таким образом, в предлагаемом спосо20 бе градуировки используют пассивные термостаты, формируют градуировочный профиль одновременным сдвигом РОД и

РМД из одного.термостата в другой, измеряют сопротивление РОД и РМД после каждого сдвига и вычисляют локальный коэффициент термочувствительности .РМД по выражению (8).

Если градуируемый и образцовый дат- 30 чики имеют равные коэффициент тепловой инерции и запаздывание, то нет необходимости в выдерживании датчиков в термостате после сдвига для установления температуры, а можно производить измере- >5 ние сопротивлений через некоторое малое фиксированное время после сдвига или при непрерывном сдвиге через время сдвига на заданное пространственное разрешение

Лх. При этом достигается максимально воз- „ можная скорость градуировки, ограничиваемая лишь порогом чувствительности и быстродействием измерительно-вычислительного блока.

Одновременно снимаются ограничения „ по пространственному разрешению. Число коэффициентов чувствительности а может быть выбрано любым в зависимости от эаданного разрешения по длине градуируемого датчика.

Нет необходимости поддерживать постоянными и измерять темпетатуру01 и в термостатах, не нужны образцовые датчики температуры. Для получения достаточной чувствительности при высоком пространственном разрешении Ь х при градуировке необходимо иметь достаточно большую разность температур 4 — 01 .

Количественные соотношения указанных величин можно получить например, используя выражение (6).

Повышение оперативности градуировки и пространственного разрешения обусловлено воэможностью непрерывной протяжки с высокой скоростью и небольшим шагом пространственной дискретизации, ограничиваемым снизу порогом чувствительности измерительно-вычислительного блока при заданной разности температур в термостатах.

Формула изобретения

Способ градуировки распределенных датчиков температуры с переменным погонным коэффициентом чувствительности, состоящий в последовательном перемещении датчика из термостата в термостат с различными температурами, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса градуировки, одновременно с перемещением датчика температуры перемещают образцовый распределенный датчик температуры с постоянным погонным коэффициентом чувствительности и коэффициентом тепловой инерции, равным коэффициенту тепловой инерции градуируемого датчика, измеряют его сопротивления Ros и сопротивления датчика Rs, и определяют локальные коэффициенты чувствительности аз по выражению

Rs Rs — 1 ая ао, s- 1,п.

Ros — R о (s — 1) где ао — постоянный погонный коэффициент чувствительности образцового датчика.

1682831

Фиг. 2

Фиг. б а(х) Я

Puz.8

Составитель С.Ботуз

Техред М. Моргентал Корректор M.Ïîæî

Редактор С.Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3404 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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