Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Термоелектричний термометр з автокорекцією чутливості, що містить термопару, вільні кінці якої через клемну колодку з'єднані з двома парами подовжувальних термоелектродів, до кожної з яких підключені клеми двох термостатів з різними температурами термостатування, і автоматичний перемикач, який відрізняється тим, що введені диференціальний підсилювач, аналого-цифровий перетворювач, мікропроцесорний контролер, цифровий індикатор і додатковий автоматичний перемикач, входи якого з'єднані з клемами обох термостатів однієї полярності, входи автоматичного перемикача з'єднані з клемами термостатів іншої полярності, виходи автоматичних перемикачів з'єднані з різнополярними входами диференціального підсилювача, вихід якого через аналого-цифровий перетворювач підключений до цифрового входу мікропроцесорного контролера, до цифрового виходу якого підключений цифровий індикатор, а до логічних виходів мікропроцесорного контролера під'єднані керуючі входи обох автоматичних перемикачів.

Текст

Термоелектричний термометр з автокорекцією чутливості, що містить термопару, вільні кінці якої через клемну колодку з'єднані з двома парами подовжувальних термоелектродів, до кожної з яких підключені клеми двох термостатів з різними температурами термостатування, і автоматичний 3 52595 4 вого нагріву її робочого кінця теплотою Пельтьє логічних виходів мікропроцесорного контролера від струму, що протікає, з опорною постійною напід'єднанні керуючі входи автоматичних перемикапругою і відповідною зміною напруги від компенчів. суючої термопари. Залежність приросту термоЕРС Введення у схему термоелектричного термовід зміни чутливості робочої термопари і теплопметра з автокорекцією чутливості диференціальровідності середовища контролю, яке не залишаного підсилювача, аналого-цифрового перетворюється постійним в процесі експлуатації термометвача, мікропроцесорного контролера, цифрового ра, не дозволяє повністю виключити вплив індикатора і додаткового автоматичного переминепостійності чутливості термометра на точність кача, та з'єднання їх між собою і з раніше використермоелектричного термометра. товуваними елементами вказаним чином, дозвоВідомий також термоелектричний термометр з ляють здійснити два незалежні виміри термоЕРС автокорекцією чутливості [Високоточні вимірювантермопари при різних значеннях температури її ня багатофункціональними термосенсорами / Д.Б. вільних кінців. Останнє здійснюється почерговим Головко, В.О. Дубровний, Ю.О. Скрипник, та ін. підключенням диференціального підсилювача до Навч. посібник - К.: «Либідь», 2000.- С. 185-187], різнополярних клем двох термостатів з різними що містить термопару, вільні кінці якої через клемтемпературами термостатування, які поєднані з ну колодку з'єднанні з двома парами подовжувавільними кінцями термопари двома парами подольних термоелектродів, до кожної з яких підклювжувальних термоелектродів. Подальше почергочені клеми двох термостатів з різними во перетворення посиленої напруги в цифрові котемпературами термостатування, і автоматичний ди за допомогою аналого-цифрового перемикач. Схема термоелектричного термометра перетворювача, запам'ятовування в оперативній включає також широкополосний підсилювач, підпам'яті мікропроцесорного контроллера двох кодів, силювач низької частоти, фазочутливий випрямякі відповідають різним температурам термостатуляч, джерело опорної напруги, інтегратор, керовавання вільних кінців, забезпечує обчислення в ні ключі, мультивібратор і другу термопару, мікропроцесорі контролера значення температури поєднану робочим кінцем з робочим кінцем першої робочого кінця термопари незалежно від поточнотермопари. го значення чутливості термопари, що забезпечує Постійна напруга на виході вимірювальної високу точність виміру температури при тривалій схеми термометра пропорційна вимірюваній темексплуатації термопари в несприятливих умовах. пературі і не залежить від нестабільності чутливоНа кресленні приведена електрична функціості обох термопар. Але це справедливо лише за нальна схема заявленого термоелектричного терумови, що обидві термопари ідентичні і мають одмометра з автокорекцією чутливості. накову чутливість. Насправді процеси старіння і Термоелектричний термометр містить термодеградації випадкові і відбуваються незалежно в пару 1, вільні кінці якої через клемну колодку 2 кожній з термопар. Тому зміни чутливості термоз'єднані з двома парами 3 і 4 подовжувальних пар між собою не мають кореляції, що не дозволяє термоелектродів. Пара 3 термоелектродів з'єднаповністю виключити вплив непостійності чутливосна з клемами термостата 5, пара 4-з клемами терті на покази термоелектричного термометра, а мостата 6. Входи автоматичного перемикача 7 отже, забезпечити високу точність вимірювання з'єднані з клемами обох термостатів позитивної температури. полярності, а входи додаткового автоматичного В основу корисної моделі покладено задачу перемикача 8 з'єднані з клемами обох термостатів створити такий термоелектричний термометр з 5 і 6 негативної полярності. Виходи автоматичних автокорекцією чутливості, в якому введенням ноперемикачів 7 і 8 підключені до різнополярних вих елементів і зв'язків, забезпечилося б підвивходів диференціального підсилювача 9, до вихощення точності виміру температури при тривалій ду якого через аналого-цифровий перетворювач роботі в екстремальних умовах. 10 підключений цифровим входом мікропроцесорПоставлена задача досягається тим, що в ний контролер 11. До цифрового виходу мікропротермоелектричний термометр з автокорекцією цесорного контролера 11 підключений цифровий чутливості, що містить термопару, вільні кінці якої індикатор 12, а його логічні виходи з'єднанні з кечерез клемну колодку з'єднанні з двома парами руючими входами автоматичних перемикачів 7 і 8. подовжувальних термоелектродів, до кожної з Термоелектричний термометр з автокорекцією яких підключені клеми двох термостатів з різними чутливості працює таким чином. температурами термостатування, і автоматичний Робочий кінець термопари 1 розташований в перемикач, згідно корисної моделі, введені дифезоні вимірюваної температури Тх. Вільні кінці терренціальний підсилювач, аналого-цифровий перемопари через клемну колодку 2 з'єднані за допотворювач, мікропроцесорний контролер, цифровий могою подовжувальних термоелектродів 3 і 4 з індикатор і додатковий автоматичний перемикач, термостатами 5 і 6, що мають різні температури входи якого з'єднані з клемами обох термостатів термостатування Т1 і Т2. При вказаному початкооднієї полярності, входи автоматичного перемикавому положенні автоматичних перемикачів 7 і 8, ча з'єднані з клемами обох термостатів іншої пояке задається програмою роботи мікропроцесорлярності, виходи автоматичних перемикачів з'єдного контролера 11, на входи диференціального нані з різнополярними входами диференціального підсилювача 9 подається термоелектрорушійна підсилювача, вихід якого через аналого-цифровий сила (термоЕРС), що розвивається термопарою 1 перетворювач підключений до цифрового входу відносно температури термостата 5. Вважаючи мікропроцесорного контролера, до цифрового вихарактеристику термопари з неблагородних метаходу якого підключений цифровий індикатор, а до 5 52595 6 лів лінійною, термоЕРС визначають різницю темзалежить від поточного значення чутливості терператур мопари, тобто здійснюється автоматична корекція Ei = S(Tx-T1), (1) результату виміру за його чутливості. У відомих де S - чутливість (коефіцієнт термоЕРС) тертермоелектричних термометрах будь-які зміни мопари 1; чутливості приводять до змін показів термометра, Т1 - температура термостата 5. а отже, і до похибок виміру. Постійна напруга (1) у вигляді термоЕРС виРезультат виміру (9) в градусах Кельвіна або в значає різницю температур підсилюється дифереградусах Цельсія виводиться на цифровий індиканціальним підсилювачем 9 і перетворюється в тор 12. Після цього цикл виміру, що складається з цифровий код аналого-цифровим перетворювапроміжних вимірів термоЕРС термопари при двох чем 10. Значення цифрового коду значеннях температури вільних кінців і подальшої обчислювальної обробки, повторюється. K N1 S(Tx T1), (2) Експериментально засвідчено, що головною q причиною термоелектричної нестабільності терде К - коефіцієнт підсилення диференціальномопари це фізико-хімічна взаємодія термоелектго підсилювача 9; ронних матеріалів з навколишнім середовищем, q - одиниця молодшого розряду аналогоунаслідок чого їх поверхня окислюється і зменшуцифрового перетворювача. ється концентрація летувальних елементів та доЦифровий код (2) вводиться в оперативну памішок. На зміну чутливості термопари під час ексм'ять мікропроцесорного контролера 11, де і запаплуатації найбільше впливає фізико-хімічний стан м'ятовується. металу в поверхневих шарах гарячої зони термоеДалі за командою мікропроцесорного контролектродів, де його хімічна і фізична неоднорідність лера 11 автоматичні перемикачі 7 і 8 переводятьдається взнаки більшою мірою. У поверхневих ся в протилежне положення. У результаті цього на шарах термоелектродів з хромелю, алюмелю й входи диференціального підсилювача 9 починає копелю елементи вигорять за температури 500 °С діяти термоЕРС визначають різницю температур і більше. Особливо інтенсивно цей процес спостеE2 = S (Tx - T2), (3) рігається у термоелектродах промислових термоде Т2 - температура термостата 6. пар за температури 1000 °С. Зміна хімічного склаПостійна напруга (3) також підсилюється диду поверхневих шарів термоелектродів спричинює ференціальним підсилювачем 9 і після підсилення в процесі експлуатації термопар великий часовий перетворюється аналого-цифровим перетворювадрейф її градуювальної характеристики, швидкість чем 10 в друге значення цифрового коду якого залежить від температури й агресивності K середовища. Похибка вимірювання, що виникає N2 S(Tx T2 ), (4) q при цьому має прогресивний характер. Максимальне її значення після 10000 годин експлуатації в Цифровий код (4) також вводиться в оператинормальних умовах для термопар градуювання ХК вну пам'ять мікропроцесорного контролера 11 і за 600 °С становить 25 °С, а для термопар градузапам'ятовується. ювання ХА за 700 °С становить 27 °С. ПрогресуУ пам'ять мікропроцесорного контролера 11 вальна похибка термопар градуювань ПП та ПР заздалегідь вводяться коди температур термоста30/6 за температури 1300 °С і 1600 °С після 500 тів 5 і 6 годин експлуатації збільшується відповідно до 12 T1 N3 , (5) °С і 16 °С. Завдяки статичним дослідженням щодо q вивчання стабільності градуювальних характерисT2 тик термопар у процесі тривалої експлуатації у N4 . (6) q діапазоні температур від 300 до 1100°С з'ясовано, що часовий дрейф градуювальної характеристики Після запам'ятовування кодів N1 і N2 в пам'яті має випадкову і систематичну складові. Більш мікропроцесорного контролера 11 в його процесостабільні характеристики мають термопари з дорорі з врахуванням кодів (5) і (6) здійснюється обчигоцінних металів (платини, золота і їх сплавів). слення результативного цифрового коду за алгоЗапропонована автокорекція чутливості доритмом зволяє у ряді випадків відмовитися від викорисN1N4 N2N3 N5 . (7) тання термопар з платини та інших дорогоцінних N1 N2 металів та замінити їх серійними градуювань ХА, Підставляючи у вираження (7) значення кодів ХК, 1111 для роботи в агресивному середовищі з (2), (4), (5) і (6), отримуємо високою точністю. Так, згідно нормативних докуTx ментів (ДСТУ 2837-94) термін експлуатації термоN5 . (8) пар ХА і ХК з незахищеними електродами діаметq ром 1мм складає тільки 200 годин у діапазоні З виразу (8) виходить, що вимірювана темпетемператур 750-1100 °С. З автокорекцією чутлиратура вості цей термін збільшується в 3...5 разів, а похиTx q N5 . (9) бка не перевищує 1...1,5 °С. Таким чином, точТаким чином, за обчисленим значенням реність термоелектричних термометрів, на відміну зультативного коду N5 можна однозначно визначивід точності традиційних термоелектричних терти вимірювану температуру Тх. При цьому при змімометрів, не залежить від переважаючої прогресу ні чутливості S термопари 1 змінюються значення вальної похибки, яка становить 30-35 °С у вказакодів (2) і (4). Але результат вимірювання (9) не них умовах. Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Thermo-electric thermometer with auto-correction of sensitivity

Автори англійською

Ostapenko Natalia Valentynivna, Kolosnichenko Maryna Viktorivna, Skrypnyk Yurii Oleksiiovych, Tseselska Tetiana Valentynivna

Назва патенту російською

Термоэлектрический термометр с автокоррекцией чувствительности

Автори російською

Остапенко Наталия Валентиновна, Колосниченко Марина Викторовна, Скрипник Юрий Алексеевич, Цесельская Татьяна Валентиновна

МПК / Мітки

МПК: G01K 7/02

Мітки: термометр, термоелектричний, чутливості, автокорекцією

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-52595-termoelektrichnijj-termometr-z-avtokorekciehyu-chutlivosti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Термоелектричний термометр з автокорекцією чутливості</a>

Подібні патенти