Устройство для измерения среднего значения параметра, в частности температуры, неоднородной среды
Использование: в системах контроля окружающей среды и технологических процессов. Сущность изобретения: устройство содержит группу датчиков, преобразующих текущее значение температуры в напряжение, группу компараторов, группу формирователей, группу элементов памяти, две группы элементов И, группу элементов задержки, два генератора, задатчик времени начала очередного цикла измерения, два элемента И, элемент ИЛИ, элемент памяти, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, группу усилителей считывания, блок контроля, вычислительный блок и индикатор. Результат измерения, высвечиваемый индикатором, представляет собой частное от деления накопленной в вычислительном блоке суммы измеренных напряжений на число датчиков в группе. 2 ил.
Изобретение относится к устройствам измерения среднего значения поля параметра, а именно к устройствам измерения среднего 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 [1], содержащее распределенный 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, коммутаторов, 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 [1] введены (n-1) дополнительных резисторов, каждый из которых включен между вторыми выводами соответствующих проводных термопреобразователей и резисторов, причем вторые выходы 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 К-го проводного термопреобразователя больше длины (К-1)-го проводного термопреобразователя на величину L, равную длине участка усреднения. При исследовании статических 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 зависит как от геометрического объема подлежащего исследованию поля, так и дискретностью по расстояниям между точками по координатным осям, в которых должен измеряться параметр. Очень часто желательно число датчиков, которые требуется ввести в измерительную схему, может исчисляться сотнями. Но именно в этих условиях затруднительно применение известного устройства [1] из-за сложности выбора входящих в него элементов и особенно их настройки. В устройство введены группа компараторов, группа формирователей, группа элементов памяти, первая и вторая группы элементов И, группа элементов задержки, первый и второй генераторы, задатчик, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, элемент памяти, счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, группа усилителей считывания, блок контроля, вычислительный блок и индикатор, группа входов которого соединена с группой выходов вычислительного блока, первый и второй входы и выходы i-го компаратора в группе соединен с выходом i-го датчика, выходом цифро-аналогового преобразователя и входом i-го формирователя соответственно, первый и второй и первый и второй выходы i-го элемента памяти соединены с выходом i-го формирователя, выходом i-го элемента задержки, с первым входом i-го элемента И первой группы и с первым входом i-го элемента И второй группы и i-ым входом первого элемента И соответственно, вторяе входы i-ых элементов И первой и второй группы, за исключением первых, соединены между собою и подключены к выходу i-1-го элемента И второй группы, вторые входы первых элементов И первой и второй группы соединены между собою и подключены к выходу первого генератора, i-ый вход элемента ИЛИ соединен с выходом i-го элемента И первой группы и входом i-го элемента задержки, а его выход подключен к входу группы усилителей считывания и первому входу вычислительного блока, первый вход элемента питания памяти соединен с выходом задатчика и обнуляющим входом счетчика, его второй вход подключен к выходу блока контроля и второму входу вычислительного блока, а выход соединен с первым входом второго элемента И, второй и третий входы которого подключены к выходам первого элемента И и второго генератора соответственно, счетный вход счетчика соединен с выходом второго элемента И, а группа его выходов подключена к группам входов цифро-аналогового преобразователя, группы усилителей считывания и блока контроля, группа выходов группы усилителей считывания соединена с группой входов вычислительного блока. Наличие в предлагаемом устройстве группы новых элементов и новых связей как между ними, так и с элементом, ранее существовавшем в устройстве-прототипе, позволяет утверждать, что заявляемого техническое решение соответствует критерию "новизна" изобретения. Поскольку признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа не выявлены и 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 фиг. 1 и фиг. 2, на которых представлены структурные схемы соответственно передающей и приемной частей устройства. В состав передающей стороны устройства (фиг. 1): группа датчиков 1, преобразующих текучее значение контролируемого параметра, в частности, в пропорциональное напряжение; группа компараторов 2, определяющих моменты времени равенства выходного напряжения, соединенного с компаратором 2 датчика 1, и формируемого изменяющегося напряжения; группа формирователей 3, выдающих импульс малой длительности в момент времени равенства напряжений на входах соответствующих компараторов 2; группа элементов памяти 4, хранящихся сигнал о появлении импульса на выходе соответствующего формирователя 3 до элементов И 5, выдающих очередной сигнал в свободный общий канал связи; вторая группа элементов И 6. передающих импульс считывания в последующую цепь, если связанный с соответствующим элементом И 6 второй группы элемент памяти 4 не содержит подлежащего передаче сигнала; группа элементов задержки 7, задерживающих поступивший на их вход импульс считывания на время выдачи в общий канал связи сигнала связанного с ним элемента памяти 4; первый генератор 8, генерирующий импульсы считывания обусловленной частоты и формы: первый элемент И 9, выдающий на собственный выход разрешающий потенциал, если все элементы памяти 4 группы не хранят подлежащих передаче сигналов; элемент ИЛИ 10, объединяющий выходы всех элементов И 5 первой группы и выдающий очередные подлежащие передачи сигналы в общий канал связи. На приемной стороне устройства содержит (фиг. 2) задатчик 11 времени начала очередного измерения среднего значения параметра; второй генератор 12, генерирующий импульсы обусловленной частоты и формы; элемент памяти 13, управляющий режимом работы второго элемента И 14; второй элемент И 14, имеющий три входа и пропускающий импульсы второго генератора 12 на собственный выход при наличии разрешающего потенциала на первых двух входах; счетчик 15, увеличивающий на единицу собственный код при поступлении каждого очередного импульса на счетный вход; цифро-аналоговый преобразователь 16, формирующий на выходе аналоговое напряжение, величина которого пропорциональна коду, хранящемуся в счетчике 15; группу усилителей считывания 17, обеспечивающую формирование импульсного кодового сигнала, характеризующего текущее значение кода счетчика 15; блок контроля 18, выдающий командный импульс на прекращение нарастания напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя 16; вычислительный блок 19, суммирующий значения кодов сигналов, поступающих на его группу входов, рассчитывающий измеренное среднее значение параметра в исследуемом поле и управляющий режимом работы индикатора 20; индикатор 20, высвечивающий (выдающий) результат очередного измерения среднего значения параметра в исследуемом поле. Устройство работает следующим образом (фиг. 1 и 2). В исходном состоянии перед очередным измерением устройство оказывается или после переходного процесса, связанного с его включением, или после очередного замера среднего значения параметра. При этом в обнуленном состоянии оказывается элемент памяти 13, а в счетчике 15 и в вычислительном блоке 19 хранятся результаты предшествующего измерения. Запрещающим потенциалом с выхода элемента памяти 13 заперт по первому входу второй элемент И 14, на третий вход которого при включенном устройстве постоянно поступают импульсы напряжения с выхода второго генератора 12. Выходные потенциалы счетчика 15 управляют режимом работы цифро-аналогового преобразователя 16, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное коду счетчика 15. Кроме того, выходные потенциалы счетчика 15 подаются на группы входов группы усилителей считывания 17, которые в рассматриваемом режиме сигналов на собственную группу выходов не выдают, и блока контроля 18, на выходе которого формируется разрешающий потенциал. Этим потенциалом удерживается в обнуленном состоянии элемент памяти 13. Индикатор 20 высвечивает значение кода, хранящегося в вычислительном блоке 19. На выходах датчиков 1 группы формируются напряжения, величины которых в частности, пропорциональна текущим значениям контролируемого параметра в соответствующих точках исследуемого поля. Очередное измерение начинается в момент времени, определяемый настройкой или программой работы задатчика 11, когда на выходе этого задатчика появляется импульс напряжения, являющийся командой на начало выполнения очередного замера. Этот импульс поступает на первый вход элемента памяти 13 и переводит его в единичное состояние. При этом на выходе элемента памяти 13 появляется разрешающий потенциал, которым открывается по первому входу второй элемент И 14. Импульсы с выхода второго генератора 12 начинают проходить через второй элемент И 14 на счетный вход счетчика 15. Импульс с выхода задатчика 11 передается и на обнуляющий вход счетчика, подготавливая его к накоплению очередной суммы. В процессе очередного цикла измерения счетчик 15 увеличивает на единицу хранящийся в нем код при поступлении на его счетный вход каждого очередного импульса с выхода второго генератора 12. При этом на перепад![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.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, группа элементов памяти, первая и вторая группы элементов И, группа элементов задержки, первый и второй генераторы, задатчик, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, элемент памяти, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, группа усилителей считывания, блок контроля, вычислительный блок и индикатор, группа входов которого соединена с группой выходов вычислительного блока, первый и второй входы и выход i-го компаратора в группе соединены с выходом i-го датчика, выходом цифроаналогового преобразователя и входом i-го формирователя соответственно, первый и второй входы и первый и второй выходы i-го элемента памяти группы соединены с выходом i-го формирователя, выходом i-го элемента задержки, с первым входом i-го элемента И первой группы, первым входом i-го элемента И второй группы и i-м входом первого элемента И, соответственно, вторые входы i-х элементов И первой и второй группы, за исключением первых, соединены между собой и подключены к выходу (i-1)-го элемента И второй группы, вторые входы первых элементов И первой и второй групп соединены между собой и подключены к выходу первого генератора, i-ый вход элемента ИЛИ соединен с выходом i-го элемента И первой группы и входом i-го элемента задержки, а его выход подключен к входу группы усилителей считывания и первому входу вычислительного блока, первый и второй входы и выход элемента памяти соединены с выходом задатчика и обнуляющим входом счетчика, его второй вход подключен к выходу блока контроля и второму входу вычислительного блока, а выход соединен с первым входом второго элемента И, второй и третий входы которого подключены к выходам первого элемента И и второго генератора соответственно, счетный вход счетчика соединен с выходом второго элемента И, а группа его выходов подключена к группам входов цифроаналогового преобразователя, группы усилителей считывания и блока контроля, группа выходов группы усилителей считывания соединена с группой входов вычислительного блока.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2