Устройство для измерения среднего значения параметра, в частности температуры, неоднородной фазы
Использование: в системах контроля окружающей среды и технологических процессов. Сущность изобретения: устройство содержит группу датчиков 1, преобразующих текущее значение температуры в напряжение, группу компараторов 2, группу формирователей 3, элемент ИЛИ 4, задатчик времени 5 начала очередного цикла измерения, генератор 6 импульсов времени, элемент памяти 7, элемент И 8, два счетчика 9, 10, цифроаналоговый преобразователь - ЦАП 11, группу усилителей считывания 12, вычислительный блок 13, два индикатора 14, 15 и блок контроля 16. Индикатор 14 высвечивает результат измерения среднего значения температуры в исследуемом поле, а индикатор 15 - число датчиков 1 группы, с которых приняты сигналы, возникающие в моменты равенства напряжения на выходе ЦАП 11 и напряжения на выходах какого-либо из датчиков 1. 1 ил.
Изобретение относится к устройствам измерения среднего значения поля параметра, а именно к устройствам измерения определенного значения температуры участков среды с неоднородным температурным полем, и предназначено для использования в системах контроля окружающей среды и технологических процессов.
Известно устройство для измерения среднего значения температуры участков среды с неоднородным температурным полем (SU, авторское свидетельство N 1352246, G 01 K 3/02, 1987), содержащее распределительный термопреобразователь, выполненный в виде жгута из n=проводных термопреобразователей, первые выводы которых соединены с первыми выводами n генераторов тока, вторые выводы которых соединены соответственно с первыми выводами n резисторов, коммутатор, выход которого соединен с регистром, а входы подключены к выходам (n-1) развязывающих усилителей, первые входы которых соединены соответственно с вторыми выводами резисторов, за исключением последнего резистора, второй вывод которого соединен с входом (n-1)=го развязывающего усилителя и вторым выводом n= го проводного термопреобразователя. В устройство введены (n-1) дополнительных резисторов, каждый из которых включен между вторыми выводами соответствующих проводных термопреобразователей и резисторов, причем вторые входы развязывающих усилителей за исключением последнего усилителя соединены соответственно с вторыми выводами проводных преобразователей за исключением первого и последнего, при этом каждый проводной термопреобразователь состоит из прямого и возвратного проводов, а длина каждого K-го проводного термопреобразователя больше длины (K-1)=го проводного термопреобразователя на величину L, равную длине участка усреднения. При исследовании статистических характеристик, в том числе при измерении среднего значения неоднородного поля параметра, точность их результатов в существенной мере зависит от числа точек, в которых измеряются значения исследуемого параметра. Это число определяется как геометрическим объемом подлежащего исследованию поля, так и дискретностью по расстояниям между точками по координатным осям, в которых должен измеряться параметр. Очень часто желательное число датчиков, которое требуется ввести в измерительную схему, может исчисляться сотнями. Но именно в этих условиях затруднительно применение известного устройства из-за сложности выбора входящих в его состав элементов и особенно их настройки. В устройство введены группа компараторов, группа формирователей, элемент ИЛИ, задатчик, генератор, элемент памяти, элемент И, первый и второй счетчики, цифроаналоговый преобразователь, группа усилителей считывания, вычислительный блок, первый и второй индикаторы и блок контроля, группа входов которого соединена с группой выходов первого счетчика и группами входов цифроаналогового преобразователя и группы усилителей считывания, первые и вторые входы и выход компараторов группы соединены с выходом соответствующего датчика, выходом цифроаналогового преобразователя и входом соответствующего формирователя соответственно, входы элемента ИЛИ соединены с выходами соответствующих формирователей, а его выход подключен к суммирующему входу второго счетчика, входу группы усилителей считывания и первому входу вычислительного блока, первый вход элемента памяти соединен с выходом задатчика и обнуляющими входами первого и второго счетчиков, его второй вход подключен к выходу блока контроля и второму входу вычислительного блока, а выход соединен с первым входом элемента И, выходы генератора и элемента И соединены с вторым входом элемента И и суммирующим входом первого счетчика соответственно, группа входов и группа выходов вычислительного блока и группа входов второго индикатора подключены к группе выходов группы усилителей считывания, группе входов первого индикатора и группе выходов второго счетчика соответственно. Наличие в предлагаемом устройстве группы новых элементов и новых связей по сравнению с прототипом позволяет утверждать, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна" изобретения. Поскольку признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях данной области техники и в смежных областях, то, следовательно, они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства. В состав устройства входят: группа датчиков 1, преобразующих текущие значения параметров, в частности, в пропорциональное напряжение, группа компараторов 2, определяющих момент равенства выходного напряжения соединенного с компаратором 2 датчика 1 и формируемого изменяющегося напряжения; группа формирователей 3, выдающих импульс напряжения допустимо малой длительности в момент равенства напряжений на входах соответствующего компаратора 2; элемент ИЛИ 4, объединяющий выходные цепи формирователей 3 группы; задатчик 5 времени начала очередного измерения среднего значения параметра; генератор 6 импульсов времени, выдающий импульсы напряжения обусловленной формы и стабильной частоты; элемент памяти 7 (например, триггер), управляющий режимом работы элемента И 8; элемент И 8, пропускающий на собственный выход импульсы генератора 6 при разрешающем напряжении на выходе элемента памяти 7; первый счетчик 9, увеличивающий на единицу хранящийся в нем код при поступлении на его счетный вход каждого очередного импульса; второй счетчик 10, увеличивающий на единицу хранящийся в нем код на единицу при поступлении на его счетный вход каждого очередного импульса; цифроаналоговый преобразователь 11, формирующий на выходе аналоговое напряжение, пропорциональное значению кода в первом счетчике 9; группа усилителей считывания 12, по команде импульса напряжения на входе формирующая импульсный кодовый сигнал, код которого равен коду первого счетчика 9, и выдающая его на группу входов вычислительного блока 13; вычислительный блок 13, суммирующий значения кодов поступающих на группу его входов сигналов, рассчитывающий измеряемое среднее значение параметра в исследуемом поле и управляющий режимом работы первого индикатора 14; первый индикатор 14 и второй индикатор 15, высвечивающие (выдающие) результаты измерения, соответственно, среднего значения параметра в исследуемом поле и число датчиков 1, с которых поступили обусловленные сигналы; блок контроля 16, выдающий командный импульс на прекращение напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 11 в конце очередного цикла измерения. Устройство работает следующим образом (фиг.1). В исходном состоянии перед очередным измерением устройство оказывается после окончания очередного замера или после переходного процесса, связанного с его включением. При этом в обнуленном состоянии оказывается элемент памяти 7, а в первом и во втором счетчиках 9 и 10, и вычислительном блоке 13 хранятся результаты предшествующего измерения. Запрещающим потенциалом с выхода элемента памяти 7 заперт по первому входу элемент И 8, на второй вход которого при включенном устройстве постоянно поступают импульсы напряжения с выхода генератора 6. Выходные потенциалы первого счетчика 9 управляют режимом работы цифроаналогового преобразователя 11, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное коду первого счетчика 9. Кроме того, выходные потенциалы первого счетчика 9 подаются на группы входов группы усилителей считывания 12, которые в рассматриваемом режиме сигналов на собственную группу выходов не выдают, и блок контроля 16, на выходе которого формируется разрешающий потенциал, которым удерживается в обнаруженном состоянии элемент памяти 7. Запрещающим потенциалом с выхода этого элемента запирается по первому входу элемент И 8. Первый и второй индикаторы 14 и 15 высвечивают значения кодов, хранящихся а памяти вычислительного блока 13 и второго счетчика 10. На выходах датчиков 1 группы формируются напряжения, величины которых, в частности, пропорциональны текущим значениям контролируемого параметра в соответствующих точках исследуемого поля. В момент времени, определенный настройкой или программой работы задатчика 5, на выходе этого задатчика появляется импульс напряжения, являющийся командой на начало выполнения очередного замера. Этот импульс поступает на первый вход элемента памяти 7 и переводит его в единичное состояние. При этом на выходе элемента памяти блока 7 появляется разрешающий потенциал, которым открывается по первому входу элемент И 8. Импульсы генератора 6 начинают проходить через элемент И 8 на суммирующий вход первого счетчика 9. Импульс с выхода задатчика 5 передается и на обнуляющие входы первого и второго счетчика 9 и 10, подготавливая их к накоплению очередных сумм. В процессе измерения первый счетчик 9 увеличивает на единицу хранящийся в нем код при поступлении на его суммирующий вход каждого очередного импульса с генератора 6. При этом на перепад![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
Формула изобретения
Устройство для измерения среднего значения параметра, в частности температуры, неоднородной среды, содержащее группу датчиков, отличающееся тем, что в него введены группа компараторов, группа формирователей, элемент ИЛИ, задатчик, генератор, элемент памяти, элемент И, первый и второй счетчики, цифроаналоговый преобразователь, группа усилителей считывания, вычислительный блок, первый и второй индикаторы и блок контроля, группа входов которого соединена с группой выходов первого счетчика и группами входов цифроаналогового преобразователя и группы усилителей считывания, первые и вторые входы и выходы компараторов группы соединены с выходом соответствующего датчика, выходом цифроаналогового преобразователя и входом соответствующего формирователя, соответственно, входы элемента ИЛИ соединены с выходами соответствующих формирователей, а его выход подключен к суммирующему входу второго счетчика, входу группы усилителей считывания и первому входу вычислительного блока, первый вход элемента памяти соединен с выходом задатчика и обнуляющими входами первого и второго счетчиков, его второго вход подключен к выходу блока контроля и второму входу вычислительного блока, а выход соединен с первым входом элемента И, выходы генератора и элемента И соединены с вторым входом элемента И и суммирующим входом первого счетчика, соответственно, группа входов и группа выходов вычислительного блока и группа входов второго индикатора подключены к группе выходов группы усилителей считывания, группе входов первого индикатора и группе выходов второго счетчика, соответственно.РИСУНКИ
Рисунок 1