Устройство для измерения температуры

 

ОП HCAHNE

ИЗОБРЕТЕНИЯ -}779823

К АВТОИ:КОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.12.78 (21) 2693936/18-10 с присоединением заявки N4— (23) Приоритет—

О убликовано 15,1180. Б}оллетень NIL 42

Дата опубликования описания 15 . 11. 80 (51)М. Кл.з

G 01 К 7/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений,и открытий (53) УДК 536.532 (088. 8) (72) Авторь} изобретения

A. И . Фрид, В. Н. Турбабин, Е. A. Бреко и Ф. A. Шаймарданов т

В

Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе--- -- .=. (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при измерении скачкообразно меняющихся температур, например, в газотурбинных установках, при измерении температур в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания .

Известно устройство t1j для измерения температуры, в котором с целью снижения инерционности термодатчика используется последовательная электрическая коррекция путем применения корректирующих звеньев дифференцирующего типа .

Известное. устройство не. позволяет производить коррекцию инерционности термодатчика при изменении его постоянной времени в широких пределах.

Известно устройство для измерения быстроменяющихся температур газового потока (2), в котором коррекция инерционности термодатчика осуществляется по условию изменения измеряемой температуры управляемым сопротивлением, включенным параллельно пассивной RC-цепочке.

Недостатком такого устройства является то, что коррекция производится только по значению измеряемой температуры, а постоянная времени тер2 модатчика, как правило, является функцией многих переменных.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату

5 к описываемому устройству является устройство для измерения температуры, содержащее последовательно включенные термодатчик, усилитель, дифференцирующий усилитель, а также

10 выпрямитель и сумматор, первый вход которого соединен с выходом усилителя (3).

Кроме того, известное устройство. содержит второй дифференцирующий

15 усилитель, полевой транзистор в цепи обратной. связи, причем выпрямитель включен между вторым дифференцирующим усилителем и управляющим электродом полевого транзистора .

2О . Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная трудностью подстройки корректирующего звена.

В известном устройстве при дейст-

25 вии скачкообразно меняющейся темпе, ратуры на термодатчик переходный процесс до установившегося значения продолжается в течение 3-52+(tо -постоянная времени термодатчика). Следе3п вательно, за это время корректирую779823

40 щее звено долЖно быть настроено под постоянную времени термодатчика.

Однако в известном устройстве в случае точной настройки сигнал с второго дифференцирующего усилителя становится равным нулю, а коэффициент корректирующего звена становится минимальным, что не соответствует, в общем случае, правильной настройке.

Следовательно, длй того, чтобы коэффициент передачи корректирующего звена был устойчиво постоянным о во время всего переходного процесса, необходимо „чтобы сигйал на вь ходе второго дифференциатора был цбстоянным, а сигнал на выходе сумматора линейно растущим, что не соответствует форме входного сигнала. таким образом, осуществление подстройки в известном устройстве происходит с ошибкой.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшейия динамической погрешности измерения скачкообразно меняющихся температур в широком диапазоне изменения постоянной времени термодатчика .

Это достигается тем, что в устройство введены блок деления, блок памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика, электронный ключ с логической схемой управления и умножитель, выход которого соединен с вторым входом сумматора, причем входы умиожителя соединены с выходами дифференцирующего усилителя и блока деления, один вход блока деления соединен с выходом дифференцирующего усилителя через последователь-. но включенные выпрямитель и блок памяти пикового значения производной Сигнала с термодатчика, второй вход блока деления соединен с выходом суьв4атора, а выход выпрямителя через логическую схему управления соединен с третьим входом блока деления и с управляющим электродом электронного ключа, соединенного с входом сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика .

Достигаемый в описываемом устройстве положительный эффект обусловлен тем, что информация о пйковом значении производной сигнала с термодатчика позволяет осуществить адаптивную коррекцию его динамической погрешности .

Блок-схема устройства для измерения скачкообразно меняющихся. температур представлена на чертеже.

Устройство содержит последовательно включенные термодатчик 1, усилитель 2, диАференцирующий усилитель

3, а также сумматор 4, вход которого соединен с выходом усилителя 2, выход сумматора 4 подключен к первому входу блока деления 5, вход блока деления через выпрямитель б и блок памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика 7 подключен к дифференцирующему усилителю 3, Выход умножителя 8 соединен с вторым входом сумматора 4, а входы умножителя 8 соединены с выходом дифференцирующего усилителя 3 и выходом блока деления 5.

Выход выпрямителя б через логическую схему управления 9 соединен с третьим входом блока деления 5 и с управляющим электродом электронного ключа 10, который соединен с входом сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика 7.

Устройство. работает следующим образом.

Сигнал с выхода термодатчика 1 после усиления усилителем 2 поступает на дифференцирующий усилитель 3, а после дифференцирующего усилителя

3 на умножитель 8.

Выходные напряжения усилителя 2 и умножителя 8 сумм обуются на сумматоре

4, в результате чего на выходе устройства оказывается напряжение, равное сумме сигналов, пропорциональных напряжению на выходе термодатчика 1 и умножителей 8.

Когда температура контролируемого объекта изменится скачком, напряжение на выходе выпрямителя б, включенного последоватеЛьно с дифференцирующим усилителем 3, резко изменится, что приведет к формированию импульса в логической схеме управления 9. Передний фронт импульса, сформированный в логической схеме управления 9, разомкнет электронный ключ 1О, подключениый к входу сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика 7 и подготовит блок деления 5 к работе. С этого момента начинается процесс настройки.постоянной времени корректирующего контура под постоянную времени термодатчика.

Если передаточная функция термодатчика 1 описывается как инерционное звено первого порядка, то напряжение на выходе усилителя 2 имеет вид: где: К=К„ К2, К вЂ” коэффициент усиления усили2 теля 2;

К - коэффициент передачи термо 1 датчика 1

Т - температура контролируемого объекта, - постоянная времени термодатчика 1; текущее значение времени.

Напряжение с выхода усилителя 2 поступает на дифференцирующий усилитель 3, после чего имеем:

U -KTo i e- iiÔ

2 Yq

779823

В блоке памяти пикового значения производного сигнала с термодатчика

7 запоминается сигнал:

0 =Кто —" {Я

Ъ Ся

На выходе блоКа деления 5 имеем.

ОащХ НВМ С9

О(° О Т» (4)

Ъ

Напряжение с- блока деления 5 поступает на умножитель 8, где оно перемножается с выходным напряжением © дифференцирующего усилителя 3:

На сумматоре 4 получается напряжение, равное сумме сигналов, про- 1З порциональных напряжению на выходе усилителя 2 и умножителя 8: 0 +U "-КТ(»(4-g с9 )+() g-t,/(, 9 ьих 1 6 . Вйх ((20 откуда следует:

О яц(- КТ о 17)

Таким образом, в выходном сигнале отсутствует динамическая ошибка, обус-25 ловленная инерционностью термодатчика.

По окончании изменения напряжения на выходе термодатчика 1 напряжение . на выходе выпрямителя 6 станет близ- 3Q ким к нулю. В этом случае в логической схеме управления 9 сформируется задний фронт импульса, который установит выходное напряжение блока деления 5 Равное нУлю и замкнет электрон- 35 ный ключ 10 и тем самым осуществит установку нуля в блоке памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика 7.

Таким образом, в статическом режиме сигнал с выхода умножнтеля, поступающий на сумматор, равен нулю, так как на умножителе перемножаются сигналы с дифференцнрующего усилителя и с блока деления, который равен нулю в статнческом режиме, тем самым 45 обеспечивается высокая статическая точность.

Использование описываемого устройства для измерения скачкообразно менякв ихся температур по сравнению с существующими устройствами позволяет практически безынерционно измерять скачкообразно меняющуюся температуру при изменении постоянной времени термодатчика в широких пределах.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее последовательно включенные термодатчик, усилитель, диф-» фереицирукщий усилитель, а также выпрямитель и сумматор, первый вход которого соединен с выходом усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повымения точности измерения, в него введены блок деления, блок памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика, элект» ронный ключ с логической схемой управления и умножитель, выход которого соединен с вторым входом суьватора, причем входы умножителя соединены с выходами дифференцирующего удилителя и блока деления, один вход блока деления соединен с выходом дМфференцирующего усилителя через после» довательио включенные выпрямитель и блок памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика, второй вход блока деления соединен с выходом сумматора, а выход выпрямителя через логическую схему управления соединен с третьим входом блока деления и с управляющим электродом электронного ключа, соединенного с входом сброса блока памяти пикового значения производной сигнала с термодатчика .

Ист оч ники информации, принятые во внимание при эксйертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 552233330066, кл . 9 01 K 7/14, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 528460, кл . G 01 К 7/14, 1975.

3. Авторское свидетельство .СССР по заявке 9 2488573/18-10, кл. 8 001 1 К К 77//1144, от 23.09.77 (прототип) .

779823

Составитель В. Копаев

Редактор М. Кузнецова ТехредН.Бабурка Корректор Г. Решетник

Заказ 3 6 Тираж 713 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