Устройство для измерения криогенных температур
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.10.77 (21) 2537300/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет Опубликовано 25 l l 79. Бюллетень № 4 3 Союз Советских Социалистических Республик (Р1) М. Кл. G 01 К 7/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий (5З) ПЖ 536.53 (088.8) Дата опубликования описания 2511.79 В. Д. Циделко, Ю. В. Хохлов, Ю. Г. Туманов и Н. H . Барышев ский (72) Автор изОбретения, Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО Д3гЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к ,устройствам для измерения низких температур с помощью термометров сопротивления. Известен функциональный кодирующий преобразователь, для линеаризации характеристик датчиков, например, термометров сопротивления,, содержащий входной преобразователь, переключатель, интегратор, детектор нуля, интегратор, дополнительный ин. тегратор, схему автоматики (1) . Недостатком устройства является низкая точность измерения при работе с датчиками, имеющими различные выходные характеристики. Известно устройство для измерения криогенных температур, содержащее термометр сопротивления, преобразователь сигнала термометра в интервал времени, включающий в себя масштабирующий усилитель, упаравляей генератор тока и б ок двойного 25 интегрирования, блок автоматики ч узел цифровой индикации, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, реверсивный счетчик импуль. сов, регистр памяти, дешифратор и цифровое отсчетное устройство (2). недостатком устройства является низкая точность измерения температуры при работе с датчиками, имеющими различные температурные характеристиКИ в Целью изобретения является повышение точности измерения температуры при работе с датчиками, имеющими различные температурные характеристики. Пост авленна я цель д ости га етс я тем, что в устройство между преобразователем сигнала термометра в интервал времени и узлом цифровой индикации включены устройство гальванической развязки, узел логарифмического преобразования, содержащий функциональный частотннй преобразователь, выход которого последовательно через двоичный счетчик импульсов и цифроаналоговый корректирующий преобразователь соединен с его входом, узел выработки политкома, содержащий блок воспроизведения полинома. к первому и второму входам которого подключены цифроаналоговый преобразователь полинома и корректор, схема ИЛИ, при этом в преобразователь сигнала датчика в интервал времЕии введена схема выбора предела измерения, выход которая сое699357 динен с управляемым генератором тока, а вход — c выходом блока двойного интегрирования,в узел цифровой индикации введен блок предустановки, выход которого подключен к установочным входам реверсивного счетчика, причем входы схемы ИЛИ соединены с выходами функционального частотного преобразователя, блока воспроизведе-, ния полинома и делителя частоты, соединенного с блоком выработки полинсма, а выход двоичного счетчика соединен с входом цифроаналогового преобразователя. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит преобразователь сигнала термометра в интервал времени 1, содержащий генератор тока (ГT) 2, термометр сопротивления (ТС) 3, масштабирующий усилитель (МУ) 4, блок двойного интегрирования (БДИ) 5, схему выбора предела измерения (CtIB) 6, устройство гальва нической развязки (УГР) 7, узел логарифмического;преобразования 8,; содержащий функциональный частотный преобразователь (ФЧП) 9, двоичный счетчик (ДСЧ) 10, цифроаналоговый корректирующий преобразователь (ЦАПК): 11, схему ИЛИ 12, делитель частоты (ДЧ) 1.3, генератор квантующих импульсов (ГКИ) 14, реверсивный счетчик импульсов (РСИ) 15, блок предустановки (БПУ) 16, регистр памяти (РП) 17, дешифрат ор (ДШ) 18, узел цифровой индикации 13, содержащий делитель частоты (ДЧ) 14, генератор квантующих импульсов (ГКИ) 15, реверсивный счетчик импульсов (РСИ) 16, блок предустановки (БПУ) 17, регистр памяти (РП) 18, дешифратор (ДШ) 19, цифровое отсчетное устройство (ЦОУ) 20, узел выработки полинома 21, содержащий блок воспроизведения полинома (БВП) 2 2, к орр ект ор 2 3, цифр оаэи ало говы Йый преобразователь полинома (ЦЗПП) 24, блок автоматики (БА) 25, к которой подключены управляющие входы всех блоков. Устройство работает слецующим образом. В первом цикле осуществляется автоматический выбор предела измерения. Для этого вначале от управляемого генератора тока 2 на термометр сопротивления 3 подается наименьший ток. Сигнал с термометра сопротивления 3 в виде падения напряжения aU = I %» поступает на масштабирующий усилитель 4, усиливается и поступает на.вход блока двойного интегрирования 5, В БДИ 5 по известному алгоритму 2-го интегрирования осуществляется преобразование входиого напряжения в пропорциональный интервал времени: т - ьu -R х х Си гн ал с выхода БДИ 5 пост у пает в . CBIl 6, где прои эводится оценк а величины Тх, а значит, и R . В случае, если R g мало, то минимальный включенный ток I, создает малое падения напряжения д(). В этом случае СВП 6 будет увеличивать ток То ГТ 2 до тех пор, покад() (следовательно . и Тх) не окажется внутри установленного диапазона измерения, Во втором цикле осуществляется формирование .числа импульсов N пропорционального логарифму входной величины. Интервал Т> через УГР 7 поступает на ФЧП 9 ° В течение Тх импульсы с ФЧП 9, часто та следования которых распределена по гиперболическому закону, поступают на ДСЧ 10 и через схему ИЛИ 12 на РСИ 16, где образуется число импульсов N«пропорциональное логариф" му входной величины: ы „- т„-с „. В момент окончания интервала Тх информация с ДСЧ 10 переписывается в регистр памяти gMIII 24, на выхо25 де которого образуется напряжение, также пропорциональное Рдйх. В третьем цикле осуществляется формирование результата измерения, который получается путем реализа,ции степенного логарифмического полинома 3-й степени: N="-н A„tg й„» к,(е „ »к,(с а„)Т Для этого содержимое РСИ 16 списывается до нуля известной постоянной частоты f«поступающей через делитель частоты ДЧ 14 от ГКИ 15. Тогда время списывания определится так: >х T„= В это же время в ББВП 22 поступают напряжение с ЦЗПП 24,- причем По Ядй„ и напряжение с корректора 23. В БВП 22 в конце интервала Т образуется напряжение: а A„ В момент списывания РСИ 16 до нуля в него из БПУ 16 заносится свободный член воспроизводимого полинома в виде кода N . В БВП 22 осуществляется 50 преобразование Пв в интервал времени, в течение которого импульсы постоянной расчетной частоты с ДЧ 14 поступают на вычитающий вход РСИ 16 для -формирования окончательного ре55 зультата, который фиксируется в регистре памяти РП 18 и индицируется в цифровом отсчетном устройстве ЦОУ 20. Корректор 23 осуществляет кусочно-линейную аппроксимацию функции разности между таблично заданной функцией и воспраиводимым полиномом. Его выходной сигнал в виде напряжения поступает на БВП 22 и таким образом уточняется результат измерения, 699 357 После цикла формирования результата измерения следует цикл контроля нахождения входной величины в установленном диапазоне, при необходимостии осуще ст вл яет ся автоматический переход на соседний диапазон, а также в этом цикле осуществляется коррекция ФЧП 9. Для этого импульсы с ФЧП поступают на ДСЧ 10 в течение эталонного времени T . В момент окончания Тз в ДСЧ 10 фйксируется число импульсов N*. В зависимости от того,насколько и в какую сторону это число отличает ся от расчетного чи сла И., ЦйПК 11 вырабатывает.корректирующее напряжение требуемого знака и подает его на ФЧП 9. За циклом контроля следует цикл формирования кода, и работа устройства повторяется ° Достоинствами данного устройства являются высокая точность измерения, высокая помехоза- 20 щищенность ввиду гальванической развязки преобразователя входного сигнала во временной интервал, расширение функциональных возможностей прибора и универс альност ь при замене датчи- 25 ка. Наличие логарифмического преобразователя и узла выработки полинома позволяет осуществлять аппроксимацию, знакопеременными степенными обычными и логарифмическими полиномами, что 30 ,В большинстве случаев позволяет получить высокую точность приближения. Наличие корректора КР, осуществляющего кусочно-линейную аппроксимацию функции разности, позволяет полу- З5 чить практически любую желаемую точность приближения. Универсальность предлагаемого устройства заключается также в том, что при переходе от одного термометра сопротивления к другому следует перестроить всего 4 коэффициента воспроизводимого полинома в одном температурном диапазоне, а также осуществить грубую настройку малоразрядного аппроксиматора. Формула изобретения УcTpойство для измерения криогенных температур, содержашее термометр сопротивления, преобразователь сигна" ла термометра в интервал времени, включающий в себя масштабирующий усилитель, управляемый генератор тока и блок двойного интегрирования, блок автоматики и узел цифровой индикации, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, реверсивный счетчик импульсов, регистр памяти, дешифратор и цифровое отсчетное устройство, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности и змерения температуры при работе с датчиками, имеющими различные температурные характеристики, в устройство между преобразователем сигнала термометра в интервал времени и узлом цифровой индикации включены устройство гальванической развязки, узел логарифмического преобразования, содержащий функциональный частотный преобразователь, выход которого последовательно через двоичный счетчик импульсов и цифроаналоговый корректирующий преобразователь соединен с его âõoäoì, узел выработки полинома, содержащий блок воспроизведения полинома, к первому и второму входам которого подключены цифроаналоговый преобразователь политкома и сорректор, схема ИЛИ, при этом в преобразователь сигнала датчика в интервал времени введена схема выбора предела измерения, выход которой соединен с управляемым генератором тока, а вход — с выходом блока двойного интегрирования, в узел цифровой индикации введен блок предустановки, выход которого подключен к установочным входам реверсивного счетчика, причем входы схемы ИЛИ соединены с выходами функционального частотного преобразователЯ, блока воспроизведения полинома и делителя частоты, соединенного с блоком выработки полинома, а выход двоичного счетчика соединен с входом цифроаналогового преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 368623, кл. G 06 g 3/00, Н 03 к 13/20, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР 466401, кл. G 01 К 7/18, 1973 (прототип) . 699357 Составитель В. Куликов Редактор Л. Бибер Техред . М.Петко Корректор M,äoæo Эакаэ 7205/44 Тираж 766 Подпи сное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР bio делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
