Устройство для компенсации температурной погрешности электрического измерительного преобразователя Советский патент 1985 года по МПК G01R19/32 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено,для использования при исследованиях электрическими средствами физико-химических свойств веществ, напри мер удельной электропроводности растворов. Известно устройство для компенсации температурной погрешности элек.трического измерительного преобразователя,- содержащее первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходной цепи термокомпенсируемого преобразователя, а в цепь отрицательной обратной связи по упомянутому входу включен термозависимь1й элемент, второй опера ционный усилитель, инвертирующий вхо которого подключен к выходным цепям термокомпенсируемого преобразователя и первого операционного усилителя, третий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подклюг чен к выходным цепям.термокомпенсируемого преобразователя и второго операционного усилителя lj . Недостаток известного устройства заключается в невозможности обеспечения термоконпенсации во всем диапазоне изменения температуры. Примененная в устройстве регулировка весь ма трудоемка и требует осуществления предварительных расчетов или многократной подстройки. Кроме того, oneрационньй усилитель, в обратную связь которого включен термозависимый эдемент, запитан нетермокомпенсированным напряжением, что отрицательно сказывается на точности введе ния температурной поправки. Наиболее близким по техническому решению к предложенному является уст ройство для компенсации температурной погрещности электрического измерительного преобразователя, содержащее первый оперяционньй усилитель, в цейь обратной связи которого по ин вертирующему входу включен термозависимый , второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходной цепи первого операционного усилителя, третий операционный усилитель, инвертируюпщй вход которого подключен к выходным цепям второго операционнрго усилителя и термокомпенсируемого преобразователя, а выход через делитель напряжения соединен с цепя15J ми инвертирующих входов первого и второго операционных усилителей 2j . Недостаток указанного устройства заключается в низкой точности компенсации в случае преобразования величин, характеризующихся непропорциональным изменением значения термопоправки. Целью изобретения является повышение точности термокомпенсации. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для компенсации температу рной погрешности электрического измерительного преобразователя, содержащее первый операционньй усилитель, в цепь обратной связи которого по инвертирующему входу включен термозависимьй элемент, второй операционньй усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходной цепи первого операционного усилителя, третий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходным цепям второго операционного усилителя и термокомпенсируемого преобразователя, а выход через первый делитель напряжения соединен с цепями инвертирующих входов первого и второго операционных усилителей, введены четвертый и пятый операционные усилители, второй, третий и четвертый делители напряжения, источник напряжения смещения, причем инвертирующий вход четвертого операционного усилителя подключен к выходным цепям первого делителя напряжения, второго делителя напряжения, включенного на выходе второго операционного .усилителя, и третьего делителя напряжения, включенного на выходе пятого операцион-, ного усипителя, а выход соединен с цепями инвертирующих входов первого и второго опер ационных усилителей, цепь инвертирующего входа пятого операционного усилителя подключена к выходу третьего операционного усилителя и через четвертый делитель напряжения - к выходу источника напряжения смещения. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства для компенс;ации температурной погрешности электрического измерительного преобразователя, например удельной электропроводности раствора. Устройство содержит операционный усилитель 1, в цепь обратной связи которого по инвертирующему входу включен термозависимый элемент (терморезистор) 2, операционный усилитель 3, инвертирующий вход которого подключен к выходной цепи операционного усилителя 1, операционный усили тель 4, инвертирующий вход которого подключен к выходным цепям операцион ного ускпителя 3 и термокомпенсируемого преобразователя (не показан) с сигнальным напряжением О j , а выход через делитель 5 напряжения соединен с цепями инвертирующих входов oneрационнь1х усилителей 1 и 3. В состав устройства входят также операционные усилители 6 и 7, причем инвертирующий вход операционного усилителя 6 подключен к выходным цепям делителя 5 напряжения, делителя 8 напряжения включеннрго на вьйсоде операционного усилителя 3, и делителя 9 напряжения включенного на выходе операционного усилителя 7, а выход соединен с це- пями инвертирзтощих входов операционных усилителей 1 и 3, цепь инвертирующего входа операционного усилителя 7 подключена к выходу операционно го усилителя 4 и через делитель 10 напряжения - к выходу источника 11 напряжения смещения. Позициями 12-25 на схеме обозначены резисторы, составляющие электрические цепи устройства. Устройство работает следующим образом. Нетермокомпенсированное напряжение LIgj( с измерительного преобразователя через резистор 19 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 4. Часть выходного напряжения с делителя 5 через резистор 25 направляется на инвертирующий вход операционного усилителя 6. Напряжение с выхода операционного усилителя 6 через резистор 12 подводится к входу операционного усилителя 1, в цепь обратной связи которого включен терморезистор 2. Терморезистор 2 1шеет температурный контакт с исследуемым раствором. При градуировочной температуре устанавливают коэффициент передачи операционного уси лителя 1 равным единице, изменяя величину резистора 12. Поэтому при гра дуировочной температуре раствора на вход операционного усилителя 3 через резисторы 14 и 15 поступают напряжения, равные по величине, но противоположной полярности и вычитаются. На выходе операционного усилителя 3 напряжение равно нулю, выходное напряжение llgy. устройства соответствует входному напряжению U gx При увеличении температуры раствора увеличивается напряжение 1) д и уменьщается сопротивление терморезистора 2. Это ведет к уменьшению коэффициента передачи усилителя 1, и на выходе операционного усилителя 3 появляется напряжение с полярностью, обратной полярности напряжения Ugjf и вычитается из него. Вычитаемое напряжение является термопоцравкой, величина которой регулируется делителем 8 напряжения. Если температура раствора ниже градуировочной, напряжение U g,( меньще градуировочного значения и к нему добавляется напряжение термопоправки. Чем больше температура раствора отклоняется от градуирОБОЧНого значения, тем больще величина термопоправки. Так как выходной сигнал измерительного преобразователя пропорционален измеряемому параметру (удельной электропроводности) , то с увеличением измеряемого параметра увеличивается напряжение У g,,,; , что приводит к увеличению напряжения на выходе операционного усилителя 6. При температурах, не р авных градуировочной, пропорционально этому напряжению увеличивается величина термопоправки на выходе операционного усилителя 3. Если часть напряжения термопоправки с делителя 8 подается через резистор 18 на вход операционного усилителя 6, то оно складывается с напряжением термопоправки. Поскольку напряжение термопоправки несёт в себе функцию температуры, а заведенное еще раз на вход операционного усилителя 1 через операционный усилитель 6 еще раз умножается на функцию температуры, термопоправка приобретает нелинейный характер зависимости от температуры. Регули- руя соотношение напряжений с делителей 8 и 5, можно регулировать плавно кривизну термопоправки от температуры: делитель 5 выступает в роли регулятора величины термопоправки, а делитель 8 регулирует ее кривизну от температуры. При этом устраняется недостаток, связанный со сложностью и трудоемкостью настройки требуемой функциональной зависимости термопопра вки от температуры. Для максимального значения величины измеряемого параметр раствора напряжение , будет максимально. Это напряжение через раствор 22 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 7 куда с дели- . теля 101через резистор 23 подвбдится также напряжение обратной полярноети. При помощи делителя 10 на выходе операционного усилителя 7 устанавливается напряжение, равное нулю, Дпя измеряемого параметра, отличного от максимального значения, на выходе операционного усилителя 7 появляется напряжение, изменяющееся обратно пропорционально измеряемому параметру. Часть этого напряжения с делителя 9 через резистор 16 подается на вход операционного усилителя 6 и складывается с напряжением, снимаеЬ1ым с делителя 5. Оба эти напряже95ния зависят только от измеряемого параметра, но одно пропорционально ему, а второе - обратно пропорциональ но. В итоге получается результирующее напряжение, непропорциональное измеряемому параметру, причем эту непропорциональность можно регулировать в широких пределах делителем 9. Напряжение с выхода операционного усилителя 6 умножается на функцию температуры (в операционном усилителе 1), и на выходе операционного усилителя 3 появляется непропорциональная диапазону измерения термопоправка. На градуцровочной кривой температуры напряжение термопоправки на выходе операционного усилителя 3 равно нулю, поэтому все вносимые поправки не оказывают блияния на напряжение U pj,. . Таким образом, предложенное устройство характеризуется повышенной точностью компенсации температурной погрешности для сред, требуюпщх непропорционального изменения термопоправки по диапазону измерения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КСМ1ЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее первый операционный усилитель, в цепь обратной связи которого по инверт1фующему входу включен термозависимьй элемент, второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходной цепи первого операционного усилителя, третий операционный усилитель, инвертирующий вход KOTopioro подключен к выходным цепям второго операционного усилителя и термокомпенсируемого преобразователя, а выход через первый делитель напряжения соединен с цепями инвертирующих входов первого и второго операционных усилителей, о т л и ч щ е е с я тем, что, с целью повьшения точности термокомпенсации, в него введены четвертый и пятый операционные усилители, второй, третий и четвертый делители напряжения, источник напряжения смещения, причем инвертирую111ИЙ вход четвертого операционного усилителя подключен к выходнЕ цепям первого делителя напряжения, второго делителя напряжения, включенного на выходе второго операционного усилителя, и третьего делителя напряжения, вкл оченного на выходе пятого операхдаонного усилителя, а выход соединен с цепями инве ртирующих входов первого и второго операционных усилителей, цепь инвертирующего входа пятого операционного усилителя подключена к выходу третьего операционного усилите4 СО СО ля и через четвертый делитель напряжения - к выходу источнике напряжения смещения. ел