Спосіб визначення миттєвого значення тедс термопари на фоні синусоїдальної та широкополосної перешкод

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения и регулирования температуры. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения мгновенного значения ЭДС термопары на фоне синусоидальной помехи, включающий измерение через равные интервалы времени первого, второго и третьего мгновенных значений выходного сигнала термопары, дополнительные измерения четвертого и пятого значений выходного сигнала термопары через интервалы времени, равные интервалам времени между первыми тремя измерениями, а мгновенное значение ЭДС определяют в момент проведения третьего измерения [2]. Недостаток способа сложность и недостаточная точность измерений в условиях воздействия помехи промышленной частоты, кроме того, в современных системах всегда имеют место широкополосные помехи, воздействие которых известные решения не устраняют. Предлагается способ, позволяющий устранить указанные недостатки. Это достигается тем, что в способе определения мгновенного значения ТЭДС термопары на фоне синусоидальной и широкополосной помех, включающем измерение через равные временные интервалы первого, второго и третьего мгновенных значений выходного сигнала термопары, по значениям которых в момент проведения третьего измерения определяют мгновенное значение ТЭДС термопары, согласно изобретению, выходной сигнал термопары апериодически фильтруют, измерение мгновенных значений выходного сигнала осуществляют через временные интервалы, равные а мгновенное значение ТЭДС термопары определяют из соотношения: где - соотве тственно первое, второе и третье мгновенные значения выходного сигнала термопары, - частота син усоидальной помехи. Предлагаемый способ использует следующие основные положения: значение промышленной частоты можно считать близким к номинальному значению, равному 50Гц; при выборе интервала квантования равным 10мс соседние мгновенные значения синусоидальной помехи будут приблизительно в противофазе, а значение измеряемого сигнала можно считать постоянным. Входные сигналы в момент первого, второго и третьего измерений можно описать следующей системой уравнений где - полезный сигнал; - амплитуда синусоидальной помехи; - частота помехи; - набег фазы, порождаемый отличием текущего значения промышленной частоты от номинального, равного 50Гц. Решая эту систему уравнений, можно найти искомое значение полезного сигнала Можно показать, что при таком способе усреднения остаточная ошибка оценки сигнала будет порядка где - фактическое значение промышленной частоты; - номинальное значение промышленной частоты, равное 50Гц; - период квантования, равный 10мс; - амплитуда синусоидальной помехи, преобразованной входным апериодическим фильтром. На чертеже (фиг.) приведен пример структурной схемы устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство содержит апериодический фильтр 1, коммутатор 2, первый и второй элементы памяти 3 и 4, первый, второй, третий усилители 5, 6, 7, сумматор 8, счетчик 9, формирователь 10 интервалов квантования, генератор 11 импульсов, элемент 12 задержки, регистрирующее устройство 13. Выход апериодического фильтра 1 подключен ко входу коммутатора 2, первый, второй и третий выходы которого соединены, соответственно, со входами первого 3 и второго 4 элементов памяти и со входом третьего усилителя 7. Третий выход коммутатора 2 подключен также ко входу сброса счетчика 9. Управляющий вход коммутатора 2 соединен со входом счетчика 9 и выходом элемента 12 задержки, вход которого подключен к выходу генератора 11 импульсов. Вход генератора 11 импульсов соединен с формирователем 10 интервалов квантования. Выход счетчика 9 подключен к управляющим входам первого 3 и второго 4 элементов памяти, выходы которых соединены, соответственно, со входами первого 5 и второго 6 усилителей. Выходы первого и второго усилителей 5 и 6 подключены, соответственно, к первому и второму входам сумматора 8, третий вход которого соединен с выходом третьего усилителя 7, а выход - с регистрирующим устройством 13. Коэффициенты усиления первого и третьего усилителей коэффициент усиления второго усилителя Входной сигнал проходит через апериодический фильтр, в котором подавляются широкополосные помехи и ослабляется воздействие синусоидальной помехи, и поступает на вход коммутатора 2. Коммутатор 2 при наличии соответствующего сигнала на его управляющем входе пропускает сигналы с входа коммутатора 2 последовательно на первый, второй, третий выходы. Сигналы, разрешающие переключение коммутатора 2, формируются генератором 11 импульсов с интервалом, заданным формирователем 10 интервалов квантования. Задержка осуществляется элементом 12 задержки на время, необходимое для сброса предшествующей информации в первом 3 и втором 4 элементах памяти. Первый 3 и второй 4 элементы памяти запоминают сигналы, соответствующие значениям ТЭДС в момент проведения первого и второго измерений. При появлении на третьем выходе коммутатора 2 сигнал, соответствующего значению ТЭДС в момент проведения третьего измерения, содержимое счетчика 9 сбрасывается, а сигнал с его выхода, поступающий на управляющие входы первого 3 и второго 4 элементов памяти, разрешает выдачу запомненной информации, соответственно, на входы первого 5 и второго 6 усилителей. В первом 5 и третьем 7 усилителях значения сигналов и умножаются на коэффициент во втором 6 усилителе значение сигнала умножается на коэффициент и суммируются в сумматоре 8. Вычисленное значение сигнала с выхода сумматора 8 передается для регистрации в регистрирующее устройство 13. Таким образом, предлагаемый способ позволяет измерить мгновенное значение сигнала ТЭДС термопары на фоне синусоидальной и широкополосной помех. Повышение точности измерения температуры в условиях воздействия помехи промышленной частоты и широкополосной помехи обеспечивается подавлением широкополосной и ослаблением синусоидальной помех первичной фильтрацией. Последующее усреднение измерений позволяет осуществить практически полное подавление синусоидальной помехи частоты, близкой к промышленной.