Цифровой измеритель температуры Советский патент 1984 года по МПК G01K7/25 

Изобретение относится к температурным измерителям, а именно к цифровым измерителям температуры с компенсацией нелинейности первичного преобразователя.

Известен цифровой измеритель температуры, содержащий первичный преобразователь температуры в напряжение, в качестве которого используется термоэлектрический преобразователь, дополнительный источник стабилизированного питания, автоматический потенциометр, компенсационный реохорд, движок которого механически связан с движком реохорда, а выводы соединены с первым выводом термоэлектрического преобразователя, второй вывод которого соединен с первыми клеммами входов цифрового вольтметра и автоматического потенциометра 1.

Недостаток указанного цифрового измерителя - недостаточно высокая точность измерения температуры.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровой измеритель температуры, содержащий первичный преобразователь температуры в напряжение, выполненный в виде мостовой схемы, в диагональ

, питания которой включены последовательно соединенные резистор и источник стабилизированного питания, а в плечо - термопреобразователь сопротивления, параллельно соединенные автоматический потенциометр и цифровой вольтметр, первая входная клемма которого соединена с первым выводом выходной диагонали мостовой схемы, компенсационный реохорд, движок которого механически связан с движком реохорда автоматического потенциометра и через последовательно соединенные резистор и дополнительный источник стабилизированного напряжения подключен к выводам компенсационного реохорда 2.

Недостатком известного цифрового измерителя является низкая точность измерения за счет флуктуации линеаризующего напряжения, вызванных изме нением переходного сопротивления движка реохорда.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры путем компенсации нелинейности первичного

Г. преобразователя с более высокой точностью.

Поставленная цель достигается тем что в цифровой измеритель, содержащий первичный преобразователь температуры в напряжение, выполненный в виде мостовой cxeNad, в диагональ питания которой включены последовательно соединенные резистор и источник стабилизированного питания, а в гшечо - термопреобразователь сопротивле

ния, параллельно соединенные автоматический потенциометр и цифровой вольтметр, первая входная клемма которого соединена с первым выводом выходной диагонали мостовой схемы, компенсационный реохорд, движок которого механически связан с движком реохорда автоматического потенциометра и через последовательно соединенные резистор и дополнительный источник стабилизированного напряжения подключен к выводам компенсационного реохорда, введены последовательно соединенные переменный резистор и дополнительный резистор, включенные между выводами компенсационного реохорда и его движком, соединенным с вторым выводом выходной диагонали мостовой схемы, при этом точка соединения переменного резистора и дополнительного резистора соединена с второй входной клеммой цифрового вольтметра.

На фиг, 1 представлена схема предлагаемого цифрового измерителя температуры; на фиг, 2 - графики, иллюстрирующие его работу,

Цифровой измеритель температуры содержит мостовую измерительную схему 1, состоящую из термопреобразователя 2 сопротивления, резисторов 3 б и источника 7 стабилизированного питания, автоматический потенциометр 8, состоящий из резисторов 9 - 14, реохорда 15, источника 16 стабилизированного питания, усилителя 17 разбаланса и следящего двигателя 18, компенсационный реохорд 19, дополнительный источник 20 стабилизированного напряжения, резистор 21, переменный резистор 22, дополнительный резистор 23 и цифровой вольтметр 24.

Устройство работает следующим образом, -о

При измерении температуры на вход цифрового вольтметра 24 поступает сумма выходного напряжения мостовой измерительной схемы 1 и линеаризующего напряжения, снимаемого с резистора 23, Из-за нелинейного характера зависимости выходного напряжения мостовой схемы от температурьг значение выходного напряжения U( отличается от линейно зависящего от температуры напряжения Uд{tl на величину погрешности jU(t) U(,(-t)-U(t). Рассматриваемая погрешность ргшна нулю в начале диапазона измерения, возрастает с ростом температуры до максимального значения и снова уменьшается до нуля в конце рабочего диапазона измерения температуры. Линеаризующее напряжение л U{tJ формируется компенсирующей цепью, состоящей из компенсационного реохорда 19, источника 20 стабилизированного напряжения, резистора 21, переменного резистора 22 и дополнительного резистора 23. При таком выполнении компенсирующей цепи закон изменен гя линеаризующего напряжения U,(t) в зависимости от положения движка компенсационного реохорда примерно совпадает с законом изменения погрешности uU(t} , Величина U,((t) суммиру ется с обратным знаком со значением U(t) , в результате Чего зависимост ;напряжения от температуры на входе цифрового вольтметра близка к линей: ной. Передвижение движка компенсацион ного реохорда 19 по шкале осуществляется автоматическим потенциометром пропорционально сумме выходного напряжения мостовой измерительной схемы и линеаризующего напряжения. Достоинством цифрового измерителя является независимость точности измерения температуры цифровым вольт метром 24 от класса точности автоматического потенциометра. Это объяс,няется тем, что автоматический потенциометр связан только со схемой линеаризации. Суммарный линеаризую&1ИЙ сигнал на выходе этой cxeNta (резистор 23) составляет незначительную часть от основного измерительного сигнала (порядка 1%). Это дает возможность использовать в цифровом измерителе температуры автоматические потенциометры низкого класса точности. В зависимости от величины диапазона измерения погрешность линеаризации составляет 0,01-0,003% . от измеряемой величины при классе точности потенциометра равном 1. Как показывают простые расчеты, наличие в цифровом измерителе новых элементов - переменного и дополнительного резисторов - позволяет получать линеаризующее напряжение с большей точностью, чем в прототипе, за счет уменьшения влияния изменений сопротивления переходного контакта движка реохорда на величину линеаризующего напряжения, а следовательно, повысить точность измерения температуры.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий первичный преобразователь температуры в напряжение, выполненный в виде мостов СЙ1 схегел, в диагональ питания которой включены последовательно соединенные резистор и источник стабилйэйрованного питания, а в плечо - термопреобразоваS.., , тель сопротивления, параллельно соединенные автоматический потенциометр и цифровой вольтметр, первая входная клемма которого соединена с первым выводом выходной диагонали мостовой cxeMJ, компенсационный реохорд, движок которого механически связан с двJИЖKoм реохорда автоматического потенциометра и через последовательно соединенные резистор и дополнительный источник стабилизированного напряжения подключен к выводам компенсационного реохорда, отличающийся тем, что, с целью поилиения точности измерения, IB него введены последовательно соединенные переменный резистор и дополнительный 9 резистор, включенные между выводами компенсационного реохорда и его движ ком, соединенным с вторым выводом выходиой диагонали мостовой схеисл, при этом точка соединения переменно- I го резистора и дополнительного резис- тора соеда1нена с второй входной клеммой цифрового вольтметра. О о оо оо