Устройство для измерения температуры Советский патент 1987 года по МПК G01K7/30 

1

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к шумовой термометрии.

Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет исключения влияния постоянной времени датчика на результат измерения.

На фиг.1 изобралсена блок-схема устройства; на фиг.2 - зависимость результирующего термического коэффициента электросопротивления датчика

от отношения сопротивлений R,/R последовательно включенных резисторов из нихрома и углерода.

Устройство содержит шумовой резистор 1, дополнительный резистор 2, зашунтированные емкостыр 3, измерительный тракт, включающий усилитель 4, квадратичный детектор 5, регистратор 6, содержащий интегратор 7 и регистрирующий прибор 8.

Из графика (фиг.2); следует, что выбор отношения при емкости С шунтирующей сопротивление датчика, обеспечивает необходимое значение термического коэффициента электросопротивления .

Устройство работает следующим образом.

На вход канала усиления 4 поступает информативное напряжение тепловых

Q,

шумов:

- 2.

и„

Se (со)/Kg (о,-г)/ dco.

ц,

где /Kg(co,)r

(I-i-Q o) квадрат модуля комплексного коэффициента передачи входной измери- тельной цепи с постоянной о RC; Se(«) - спектральная плотность тепловых электрических флуктуации в полосе частот 0), - -СО,.

При измерении температуры ре- : ультирующая постоянная времени датика имеет следующее выражение:

-б Ro(l-bcit) С (l+j5t), . де RQ и С - значения сопротивления и емкости датчика при калибровке устройства в точке таяния льда,

RO R,+ RZ;

t - измеряемая температура;

0

ci и /3 - термические коэф(})ициен- ты соответственно сопротивления и емкости датчика .

В канале 4 усиления происходит усиление информативного напряжения тепловых шумов, определяемого температурой датчика, а также собственных шумов усилителя в полосе частот канала усиления устройства.

Усиленный сигнал -поступает на вход квадратичного детектора 5, возводится в квадрат, усредняется интегратором 7 и регистрируется прибором 8. При этом изменение КаСо,) оп0

5

т.е. выраределяется изменением с жается зависимостью

lb linv|b При вьшолнении условия R, oi.,+ 3

R.

изменение постоянной вре/ -«2

мени датчика от температуры пол- ностью устраняется д с 0 и, следовательно, повышается точность измерения температуры.

И р и м е р. Применяемые обычно значения сопротивления шумового резистора в термошумовом термометре составляют 3-10 кОм. При этом реальное значение шунтирующей емкости С составляет примерно 250 пФ. При засыпке термопреобразовагеля порошком АЦО изменение емкости и С, соответствующее изменению температур О - 1000 С, для конкретной конструкции находится в пределах 5 пФ. В этом случае температурный коэффициент емкости равен 0,210 1/°С (р йС/С х X At, где-ДС - изменение емкости, соответствующее изменению д t).

Для шумового резистора из нихрома

Х20Н80 с сопротивлением R,, 3 кОм, ТКС которого соответствует о(,| 1 х X 10 1/°С, значение сопротивления дополнительного резистораj обеспечи- . вающее 0, подсчитанное по формуле, при использовании в качестве 0. дополнительного резистора ТВО-0,25 с ТКС, равным (-5) 10 1/°С, составляет:

0

R

Лг.

R 692,3075 Ом

jj ОС 2/

Применяя дополнительный резистор согласно ряду номинальных значений с сопротивлением 690 Ом, получают значение й о , соответствующее указанному изменению температур, дТ / С

0,8%, в то время как изменение в термопреобразователе без дополнительного резистора составляет 12%. Для значений R, 3 кОм указанное отличие еще больше.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее шумовой чувстви- тельный резистор, зашунтированный емкостью, и измерительный тракт, включающий последовательно соединенные усилитель, квадратичный детектор и регистратор, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры за счет исключения влияния постоянной времени шумового резистора на результат измерения, оно снабжено дополнитель- ным чувствительным резистором, имею

-0.8

Редактор Н.Марголина

Составитель Е.Зыков

Техред Л.Олейник Корректор М.Самборская

Заказ 7254/37 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

щим термический коэффициент электросопротивления , противоположный по знаку термическому коэффициенту электросопротивления шумового резистора и включенный между входом усилителя и шумовым резистором, причем значение сопротивления дополнительного резистора R2 определяется по формуле

R, - R,

1 2 - рГ-

где R J - сопротивление шумового резистора; - термический коэффициент

электросопротивления шумового резистора;

( - термический коэффициент емкости;

а термический коэффициент электросопротивления дополнительного резистора.

4 6

(риг.г.

8

Изобретение относится к температурным измерениям, к шумовой термометрии. Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет исключ§- ния влияния постоянной времени датчика на результат измерения. В канале 4 усиления происходит усиление информативного напряжения тепловых шумов, определяемого температурой датчика, а также собственных шумов усиления э полосе частот канала 4 усиления устройства. Усиленный сигнал поступает на вход квадратичного детектора 5, возводится в квадрат, усредняется интегратором 7 и регистрируется прибором 8. 2 ил. сриг.1