Измеритель разности температур

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОеТИ ТЕМПЕРАТУР , содержащий два пьезокварцевых термопреобразователя с частотным выходом, подключенных к первым входам двух смесителей, два формирователя импульсов, две схемы И, генератор опорной частоты, соединенный с делителем, при этом первый вход первой схемы И соединен с выходом первого формирователя, а выход подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединенного через триггер знака и непосредственно с входами цифрового индикатора , а выход первого смесителя через второй формирователь соединен с входом второй схемы И, отличающийся тем, что, с целью повьйвения точности измерения разности температур за счет устранения погрешности, вызванной неидентичностыо характеристик термопреобразрвателей покрутизне, в него введены два источника опорной час1юты , третий смеситель, схема управления , третья схема И и схема ИЛИ, входы которой соединены с выхода (Л ми первой и второй схем И, а выход подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, при этом вторые входы первого и второго смесителейсоединены с выходами источншсов опорной частоты, i выходы подключены к входам третьего смесителя, выСП ход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход со делителя опорной частоты соединен с первьм входом третьей схемы И, а 00 105 выходы схемы управления соединены с вторыми входами схем И.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„SU „„1051386.зс59 а 01 K 7ioo

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0IVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СР i

М

00 C5

1 (21) 347 5091/18-10 (22) 26.07.82 (46) 30.10,83, Вюл. У 40 (72)В.Л.Котляров (СССР), Циммерман

Клаус (ГДР), В.А.Голебмо, В.К.Сомченко и Б.И.Швецкий (СССР) (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 536.53(088.8) (56) 1. Малов В.В. Пьеэорезонансные датчики. М., "Энергия", 1978, с, 136, рис. 4-2.

2. Голембо В.А., Котляров В.Л.

0 путях построения цифровых пьеэокварцевых измерителей температуры.

Контрольно-измерительная техника.

Л., Изд-во Львовского университета, 1971, вып. 10 .с. 45, рис. 2 (прототип). (54)(57) ИЗМЕРИГЕЛЬ РАЗНОСТИ ТЕМНЕРАТУР, содержащий два пьезокварцевых термопреобразователя с частотным выходом, подключенных к первым входам двух смесителей, два формирователя импульсов, две схемы И, генератор опорной частоты, соеди" ненный с делителем, при этом первый вход первой схемы И соединен с .выходом первого формирователя, а выход подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединенного.через триггер знака и непосредственно с входами цифрового индикатора, а выход первого смесителя через второй формирователь соединен с входом второй схемы И, о т л ич а ю щ и и сятем,,что, с целью повынения точности измерения разности температур за счет устранения погрешности, вызванной нендеитнчностью характеристик термопреобраэователей по крутизне, н него введены два источника опоркой частоты, третий смеситель, схема управления, третья схема И и схема ИЛИ, входы которой соединены с выходами первой н второй схем И, а выход подключен к вычнтающему входу реверсивного счетчика, нри этом вторые входы первого и второго смесителей соединены с выходами источников опорной частоты, а выходы подключены к входам третьего смесителя, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход делителя опорной частоты соединен с первым входом третьей схемы И, а выходы схемы управления соединены с вторыми входамн схем И, l0Sl3

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения разности температур.

Известен измеритель разности температуры, содержащий два пьезокварцевых термопреобразователя с частотным выходом, смеситель, схему определения знака разности температур, делитель частоты„ формирователь временных интервалов, генератор опор- 1О ной частоты, счетчик. результата и цифровой индикатор g.

Однако в известном измерителе разности невозможно применение термопреобразователей температуры неидентичных по крутизне термочастотной характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель разности температуры, содержащий два пьезокварцевых термопреобразователя с частотным выходом, подключенных к первым входам двух смесителей, два формирователя импульсов, две схемы И, генератор опорной частоты, соединенный с делителем, при этом первый вход нервой схемы И соединен с выходом первого формирователя, а выход подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединенного через триггер знака и непосредственно. с входами цифрового индикатора (2 „1, Однако и этот измеритель требует применения термопреобразователей с одинаковой крутизной характеристики

35 температура - частота. Недостаточная неодинаковость (близость) значений крутизны характеристики приводит в известных измерителях разности к погрешности измерения.

Цель изобретения — повьппение точности измерения разности температуры за счет устранения погрешности, вызванной неидентичностью характеристик термопреобразователей по крутизне, а также возможность применения

О в измерителе термопреобразователей с любым разбросом характеристик по крутизне.

Поставленная цель, достигается тем„ что в измеритель разности тем50 пературы, содержащий два пьезокварцевых термопреобразователя с частотным выходом, подключенных к первым входам двух смесителей, два форми« рователя импульсов, две схемы И, генератор опорной частоты, соединенный с делителем, при этом первый вход первой схемы И соединен с выходом пер86 3 вого формирователя, а выход подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединенного через триггер знака и непосредственно с .% входами цифрового индикатора, а выход первого смесителя через второй формироватепь соединен с входом второй схемы И, введены два источника опорной частоты, третий смеситель, схема управпения, третья схема И и схема ИЛИ, входы которой соединены с выходами первой и второй схем И, а выход подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, при этом вторые входы первого и второго смесителей соединены с выходами источников опорной частоты, а выходы подключены к входам третьего смесителя, выход которого .соединен с входом первого формирователя импульсов, вы,ход делителя опорной частоты соединен с первым входом третьей схемы И, а. выходы схемы управления соединены с вторыми входами схем И.

На фиг. 1 представлена блок-схема измерителя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит два термопреобразователя 1.1 и 1,2, два смесителя 2.! и 2.2, два источника опорной частоты 3.1 и 3,2. третий смеситель

4, два формирователя 5 и 6, три схемы И 7.1, 7.2 и 7.3, схему ИЛИ 8, генератор 9 опорной частоты, делитель

10 опорной частоты, схему 11 управ-. ления, реверсивный счетчик 12, триггер знака 13 и цифровой индикатор 14.

Источники опорной частоты 3, 1 и

3.2 могут быть реализованы с использованием двух. опорных кварцевых резонаторов, отличающихся по номинальной резонансной частоте и соответствующих схем генераторов.

Каждый из смесителей 2.1, 2.2 и

4 представляет собой схему И с фильтром нижних частот, включенным на выходе. !

Каждый из формирователей 5 и 6 является усилителем-ограничителем.

Схема управления является устройством, формирующим временную диаграмму работы по.сигналам, снимаемым с выходов, целителя IO опорной частоты

Устройство работает следующим об-разом.

Выходной частотный сигнал термопреобразователей температуры 1.! и

3 1051

l ..2, функция преобразования которых описывается уравнением

f„=f,.+5;(д„- О ), (1) где i - номер датчика (i=l,2)

- частота на выходе термопре1 образователя I.i при температуре 8

f, . — частота на выходе термопре 0 обраэователя при температуе градуировки 9р

S,„ — крутизна температурно-частотной характеристики,термопреобразователя 1. 1, подается на входы смесителей 2.2 и

2.2, на вторые входы которых поступают выходные сигналы истачников опорной частоты 3.1 и 3,2, частоты которых отличаются друг от друга, в результате чего раэностные частоты, выделяемые смесителями 2.1 и

2,2, также отличаются друг от друга, а знак разностной частоты выходных сигналов смесителей 2.1 и 2.2, выделяемой третьим смесителем 4 во всем диапазоне измеряемых температур при любых разбросах датчиков температуры 1.1 и I 2 по крутизне температурно-частотной характеристики, останется неизменным. Полученный таким образом на выходе смесителя 4 сигнал через формирователь

6 и схему И 7.1 поступает на вход прямого счета реверсивного счетчика l2 в течение времени, определяемого длительностью сигнала на управляющем .(втором) входе схемы . И 7,1, поступающего со схемы ll управления. Выходной сигнал смесителя

2.2 через формирователь 5, схему

И 7.2 и схему ИЛИ 8 в течение времени, определяемого длительностью сигнала на втором входе схемы И 2,2, также поступающего со схемы управления 11, поступает на вычитающий

45 вход счетчика 12, в результате чего его содержимое уменьшается. Содержимое счетчика 12 также уменьшается при поступлении на его вычитающий вход через третью схему И и схему

ИЛИ сигналов с промежуточного выхода делителя 10 опорной частоты.

По сигналам, поступающим с выхода делителя 0 схема управления формирует сигналы, поступающие на вторые входы схем И 7.1 7,2 и 7.3, на вход установки в нуль реверсивного счетчика 12 и на вход "Перенос" . цифрового индикатора 14. Для полу386 4 чения отсчета в единицах температуры (градусах Цельсия) длительность сигналов, поступающих со схемы управления II на вторые входы схем

И 7.1 и 7,2, выбирается на основе соотношения

Т

S d8 гдейО „- разрешающая способность мин измерителя разности температуры.

Устройство работает следующим образом.

За промежуток времени Т0, начинающийся после установки реверсивного счетчика 12 в нуль, с использовани3 ем третьей схемы И 7,3 и схемы ИЛИ 8 в реверсивном счетчике 12 накапливается число в обратном коде (участок

l. фиг. 2). В течение времени f, вы. 1 ходкой сигнал третьего смесителя 4 через формирователь 6 и схему И 7.!

/ поступает на суммирующий вход счет чика 12, в результате чего его содержимое увеличивается (участок 2, фиг. 2). По сигналу схемы управления длительностью T2-Т, поступающему на второй вход схемы И 7 ° 2, выходной сигнал смесителя 2.2 через формирователь 5, схему И 7.2 и схему ИЛИ 8 также поступает на вычитающий вход счетчика 12, в результате чего его содержимое вновь уменьшается (участок 3, фиг. 2); Длительность интервала времени (Т2-Т,,) определяется разбросом термопреобразователей по крутизне температурно-частотной характеристики при одинаковых значениях параметров обоих термопреобразователей длительность этого интервала равна нулю.

Полученное в конце цикла измереция содержимое реверсивного счетчика равно й=-М p+ ((f акоп. ) (f Уо ц)) Т.1 - (f Уапц) где f<„„, 10„2- выходная частота источников опорной частоты.

При этом Np определяется соотношением 1о(О.1 опт (о опт) Т2 а реализуется в виде гоч о о

l05l

ВНИИПИ Заказ 8654/41 Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 где Г „- .частота на выходе генератора 9 опорной частоты, К вЂ” коэффициент деления делите I

4 ля lO до его использованного для подключения ко входу схемы И 7,3 промежуточного выхода.

С использованием соотношений (2 ) и (, 4 1 уравнение (3 )преобретает вид

t0 .- 2 (6) миЧ доказывающий, что измеритель дей- с TBHTeJlbHo измеряет разность темпера1 тур двух термопреобразователей. 15

386 6

Состояние триггера знака 13 определяется как 5 N.

Таким образом, измеритель разности температур позволяет повысить точность измерения разности температур по сравнению с прототипом за счет исключения погрешности от неидентичности характеристик термопреобразователей. Учет разброса характеристик осуществляется путем настройки схемы управления соответствующим подключением входов схем совпадения к выходам генератора опорной частоты.