Устройство для измерения температуры и разности температур Советский патент 1984 года по МПК G01K3/08 G01K7/16 

1 .Изобретение относится к температ ным измерениям в частности к автома тическому измерению температуры и разности температур с использованием термопреобразователей сопротив ления. Известны устройства для измерени разности температур, содержащее источник питания, четырехштечий неуравновешенный измерительньй мост в два смежных плеча которого- включе термопреобразователи сопротивления с линейной зависимостью сопротивления от температуры, а в остальные плечи - постоянные резисторы L1 3. Недостатком устройств является низкая точность измерения, обуслов- ленная зависимостью чувствительности моста от температуры среды и влиянием изменения напряжения питания моста на результат измерения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры и разности температур, содержащее источник питания, подключенный к дву последовательно соединенным резисторам, первый термопреобразователь сопротивления, первый вывод которого соединен с первьвуг выходом источника питания, второй термопреобразователь сопротивления с эталонньм резистором первые вьшоды которьк соединены с вторым выводом источника питания, а вторые выводы - с входами первого переключателя, измерительный прибор а также корректирующий терморезистор Корректирующий терморезистор используется для компенсации погрешности, обусловленной зависимостью чувствительйости устройства от температуры среды при измерении разности температур 2 . Однако полностью скомпенсировать указанную погрешность при помощи терморезистора во всем диапазоне изм нения температуры невозможно. К дру гим недостаткам устройства следует отнести погрешность селинейности при измерении .температуры, необходимость применения идентичных терморезисторов при измерении разности температур, а также погрешность из-з нестабильности напряжения питания моста. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет устранения указанньк погрешностей. 32 Поставленная цель достигается гтем, что в устройство для измерения температуры и разности температур, содержащее источник питания, подключенный к двум последовательно соеди ненным резисторам, первый термопреобразователь сопротивления, первый вывод которого соединен с первЕ выводом источника питания, второй термопреобразователь сопротивления с образцовым резистором, первые выводы которых соединены с вторым выводом источника пита:ния, а вторые выводы - с входами первого переключателя, блок индикации, введены преобразователь напряжения в код, блок вычисления, дополнительный резистор, блок управления и второй переключатель, входы которого соединены с выводами дополнительного резистора, включенного между вторым выводом первого термопреобразователя сопротивления и выходом первого переключателя, при этом вход преобразователя напряжения в код подключен к точке соединения резисторов и выходу второго переключателя, а выход подключен к блоку вычисления, соединенному с блоком индикации;, а управлякиций вход - к блоку управления, соединенному с управлякнцими входами переключателей. На чертеже представлена схема устройства. Оно содержит измерительный мост, образованный термопреобразователями 1 и 2 сопротивления, образцовым резистором 3, резисторами 4 и 5 и дополнительным резистором 6, источник 7 питания,первьй 8, второй 9 преобразователи, преобразователь 10 напряжения в код, вычислительный блок 11, блок 12 индикации и блок 13 управления. Устройство работает следующим образом. Процесс измерения состоит из четырех тактов. В первом такте оба переключателя 8 и 9 находятся в положении а. Напряжение на входе преобразователя 10 напряжения в код равно ЕЗ + ЕЬ где Е R.. напряжение питания моста; сопротивление термопреобразователя 1; сопротивление резисторов 3-5. Код на выходе преобразователя 10 поступающий в вычислительный блок 1 равен где К - коэффициент преобразования преобразователя напряжения код. Во втором такте блок 13 управления устанавливает переключатель 9 в положение сЛ. Код на выходе преоб разователя 10 при этом равен R -i-Rj -Rt, RA+RS В третьем такте блок управления устанавливает переключатель 9 в nojt жение (Я, а переключатель 8 - в пол жение 6. Код, поступающий в блок 1 равен RI + R N. КБ( ), (4 Rj+Rg R4+Rs где RJ - сопротивление термопреобра зователя 2. В четвёртом такте переключатель устанавливается в положение Л, переключатель 8 остаётся в прежнем поло жений сЛ, при этом код на входе вы числительного блока равен - Ч Rs + F,.-bR6 R4 Решая совместно уравнения (2-5) при условии R R, получают R - р +R Ni + N, 1 N, N3 N4 (7,) R fe.M, - N4 В вычислительном блоке на основе полученных результатов измерений N - N с учетом функций преобразования термопреобразователей 1 и 2 1 01 - -Ц). R, RO, 1 + « t,) , (9) где Re. начальные сопротивления термопреобразователей 1 и 2 при температурный коэффициент;температура, при которой находятся термопреобразователи 1 и 2 соответственно, Измеряемые значения температуры и разности температур определяют nd формулам Г N -i-N. 01 Эти формулы следуют из выражений (2-9) при В1Д 1олнении условий R Ry-, Rj ROI Вычислительный блок представляет собой специализированное вычислительное устройство, которое может быть реализовано на основе микропрсодессорного набора шш программируемого микрокалькулятора л при использовании устройства в измерительной системе функции вычислительного устройства возлагаются на микро-ЭВМ. Значение измеренной температуры и разности текператур отображаются блоком 12 индикации. Из В1фажений (10) и (11) следует, что нелинейность измерительного моста не влияет на результат измерения температуры, а при измерении разности температур исклнпаются погрешности, вызванные зависимостью чувствительности моста от те1в1ературы и раз- ностью начальных сопротивлений терморезисторов. Кроме того, результат измерения не зависит от изменений напряжения питания моста и коэффициента преобразования преобразователя напряжения в код. Точность измерения определяется главным образом нестабильностью резисторов моста и точностью градуировки термопреобразователей сопротивпения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащее источник питания, подключенный к двум последовательно соединенным резисторам, первый термопреобразователь сопротивления, первый которого соединен с первым выводом источника питания, второй термопреобразователь сопротивления с образцовым резистором, первые выводы которых соединены с вторым .выводомисточника питания, а вторые выводы - с входами первого переключателя, блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повмпения точности измерения, в него введены преобразователь напряжения в код, блок вычисления, дополнительный резистор, блок управления и второй переключатель, входы которого соединены с выводами дополнительного резистора, включенного между вторым вьшодом первого термопреобразователя сопротивления и выходом первого переключателя, при этом вход преобразователя напряжения (Л в код подключен к точке соединения резисторов и выходу второго пере ключателя, выходподключен к блоку вычисления, соединенному с блоком индикации, а управляющий вход - к блоку управления, соединенному с управляющими входами переключателей. о 00 со со N3