Устройство для измерения температуры Советский патент 1987 года по МПК G01K7/13 

Ичибретение относится к ириборо- строриик) и может быть испольчорано в р;):)личиьгх системах измерения и регулиронаиия температуры с термоэлектрическим измерительным преобразователем.

Цель ; зобретения - повышение точности измерения температуры путем уменьшения погрешности компенсации влияния изменения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя .

На фиг.1 приведена электрическая схема предлаг аемого устройства; на фиг.2 - пример конструктивного размещения его элементов.

Устройство содержит термоэлектрический преобразователь 1 (термопара) четырехплечий электрический мост, образованньй термочувствительнььм резистором 2 и термонезависимыми резисторами 3,4 и 5, измерительный прибор 6, включенный последовательно с термоэлектрическим преобразовате- лем 1 в измерительную диагональ моста (точки с и d). Точки сие моста соединены с входами дифференциальног усилителя 7, выход которого соединен с базой биполярного управляющего транзистора 8, коллекторно-эмиттер- ный переход которого включен последовательно с нагревателем 9, размещенным на наружной поверхности тепло выравнивающего тела 10 (фиг.2). Питание нагревателя 9 и моста осуществляется от стабилизированного источника 11. Составной резистор 5 может быть вьяюлнен в виде переменного резистора, средний вывод которого со- единяется с входом дифференциального усилителя 7, или из двух последовательно включенных резисторов 5 и 5 , номиналы которых подбираются в процессе настройки устройства.

Внутри тепловыравнивающего тела 10 выполнены полости 12 и 13, в которых размещаются термочувствительный резистор 2 и свободные концы термоэлектрического преобразователя 1. Поверх нагревателя 9 на тепловырав- нивающее тело 10 наносится теплоизоляция 14. Тепловыравнивающее тело 10 крепится на основании 15, на котором устанавливается и плата 16 с элементами схемы. Все устройство закрывается крышкой 17.

Устройство работает следующим образом.

Q

o 5 0 Q g

5

0

5

При включении напряжение от источника 11 питания подается на нагреватель 9, электрический мост и диффе- ренциа. усилтель 7, при этом напряжение, снимаемое с точек сие моста и на входе усилителя 7 отлично от нуля. Поэтому на выходе усилителя 7 присутствует апряжение, открывающее управляющий транзистор 8, и по нагревателю 9 протекает ток, разогревающий Тепловыравнивающее тело 10. При достижении расчетной температуры, которая выбирается выще ее максимального значения, ожидаемого в месте размещения свободных концов термоэлектрического преобразователя 1 (выше температуры окружающей среды), измерительный мост уравновещивает- ся (напряжение между точками сие моста становится равным нулю), транзистор 8 прикрывается и ток через нагреватель 9 уменьшается. Полярность подключения усилителя 7 к точкам сие моста выбирается таким образом, чтобы обеспечить процесс автоматического регулирования температуры тепловыравнивающего тела вблизи заданного значения. После заверще- ния переходного процесса нагрева напряжение между точками cud моста становится равным термо-ЭДС свободных концов термоэлектрического преобразователя I для заданной температуры (достигается регулировкой составного резистора 5). Это напряжение суммируется с термо-ЭДС термоэлектрического преобразователя 1 и измерительный прибор 6 автоматически показывает значение измеряемой температуры в месте размещений рабочего спая термоэлектрического преобразователя I , в котором учтено изменение температуры свободных концов.

Так как температура свободных концов термоэлектрического преобразователя поддерживается практически постоянной независимо от температуры окр ткающей среды (стабильность температуры определяется точностью работы системы регулирования, состоящей из усилителя 7 и транзистора 8), то измерение осуществляется с высокой точностью. Например, погрещность компенсации температуры свободных концов не превышает 0,015°С для термоэлектрических преобразователей градуировки ХА и 0, для градуировки ПП.

)

Форм у л а и ч о б р е т е и и я Устройство длн и:жереиия температуры, содержащее термогэлектрическнй преобра-зоватсль, чет|,1рехплечий электрический мост с термочунзстннтельным резистором в одном из его плеч и термонезависимыми резисторами, включенными в других плечах моста, измерительный прибор, включенный последовательно с термоэлектрическим преобразователем в измерительную диагональ моста, и стабилизированный источник питания, включенный в другую диагональ моста, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения погрешности компенсации влияния изменения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, в него введены нагреватель, тепловыравниваюшее тело, дифференциальный усилитель и бипо7 Ь 7 Ь

лярный управляниний транзистор, при этом нагревател. размсмден на наружной поверхности тепловыраннивающего тела, имеющего полости, R котор1,гх разметены свободные концы термоэлектрического преобразователя и термочув- ствительньп резистор, термонезависй- мый резистор моста, противолежащий

10 термочувствительному резистору, включенному в другой ветви моста относительно его измерительной диагонали, выполнен составным, один вход дифференциального усилителя соединен с

15 персмьгчкой составного резистора, другой его вход - с точкой измерительной диагонали моста, общей с термочувствительным резистором, а его выход подключен к базе управляющего

2Q транзистора, коллекторно-эмиттерный переход которого включен последовательно с нагревателем в цепь источника питания.

17

16

/ 1

Sirtf r Of.(Jf:,--,(

12

р5або хххххххххлхллллллл

УХХХЛЛЛЛЛЛ УХХ)

Хкус)

10 9

фиг.г

15

wm

УХХХЛЛЛЛЛЛ УХХ)

фиг.г

Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения - повышение точности измерения темпер-ры. Устр-во содержит термоэлектрический преобразователь 1, мост, образованный резистором 2 и термонезависимыми резисторами 3-5, измерительньй прибор 6, дифференциальный усилитель 7, управляющий транзистор 8, нагреватель 9, размещенный на поверхности тепловыравнивающего тела 10, и стабилизированный источник 11 питания. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устр-ва позволяет уменьшить погрешности компенсации влияния изменения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя I. 2 ил. (Л оо ОО С5 о:

Составитель В.Голубев Редактор М.Петрова Техред Л.Олейкик Корректор Л.Пилипенко

4118/36

Тираж 776Подцисное

ВННИ11И Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.А/5

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