Устройство для измерения температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K7/13 

Изобретение относится к температур ным измерениям, а именно устройствам для измерения температуры, работаю- щим в комплекте с термоэлектрическими преобразователями с компенсацией изменений температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения погрешностей измерения вызванных нестабильностью параметров элементов . депи компенсации температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя.

. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит потенциометр

I,скользящий контакт 2 которого подключен к шине 3 источника 4 питания, включающего в себя, например, батарею 5, выключатель 6 и светоДиОд 7 для индикации включения и исправности элементов схемы термоэлектрический преобразователь 8, термопрео&разов1а- тель для измерения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя 8 - согласованную

пару транзисторов 9 и 10, расположенную рядом со свободными концами тер- моэлектрического преобразователя и имеющую одинаковую с ними температу-. ру, первый дифференциальный усилитель

II,источник 12 опорного напряжения, второй дифференциальный усилитель 13, резистор 14, схему 15 регулировки коэффициента усиления дифференциального усилителя 13, включающую в себя например, набор резисторов 16.1,

16.2, 16,3 и многопозиционный пере- ключатель 17, измерительный прибор 18, например цифровой вольтмё тр , и схему 19 установки нуля, включающую в себя, например, источник 20 опорного напряжения и потенциометр 21

Устройство работает следуюц т образом.

Согласованная пара транзисторов 9 и 10 и свободные концы термоэлектри- ческого преобразователя 8 имеют оди- наковую температуру, равную темпера- турб окружающей среды Т. Рабочий спай термоэлектрического преобразойа - теля 8 помещают в среду, температуру Т„5 которой необходимо измерить.

Система регулирования, состоящая из дифференциальных усилителей 11 и 13 с большим входным сопротивлением, обеспечивает на коллекторах транзисторов 9 и 10 одинаковую величину потенциала. При этом через транзистор 9 протекает ток i , где U - напряжение источиика 12 опорного напряжения; R, - сопротивление участка потенциометра между его движком и выводом, соединенным с коллектором транзистора 9 а через транзистор 1Q - ток 1 , где RJ, - сопротивление участка потенциометра I между его движцом 2 и выводом, соеди- ненньм с коллектором транзистора 10. . Разность напряжения uU на эмит- терных переходах первого и второго транзисторов равна

К Т i, и - in.- Т X

xflnf-;(1)

где К - постоянная Больцмана;

Ч -т заряд электрона;

Т, - абсолютная температура, и не зависит от напряжения питания устройства.

К входу дифференциального усилителя 13 приложено напряжение

&U+k,(T,, -ьи,, (2)

где и , - Б,д -- - падение напря«2

жения на резисторе 14; k - чувствительность термоэлектрического преобразователя. Напряжение на измерительном приборе 18 может быть представлено в виде ..

и,, .т,,.Кт() +

л,4

«-(f

(и„ + и,)(1 +|is-),

R 14

R,4

ц. 1.; +

U)

сопротивление включенного резистора 16- п (п 1,2,3) схемы 15 регулировки коэффициента усиления; напряжение на выходе схемы

19 установки нуля. R 1п т достигается регулировкой положения движка потенциометра 1, показания измерительного прибора не зависят от температуры свободных концов термоэлектричес- кого преобразователя Ток

Установка нуля измерительного при- .бора осуществляется путем изменения напряжения и„ . Чувствительность уст ройства регулируется путем изменения коэффициента усиления усилителя 13.

формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь два дифференциальных усилителя, источник питания, первый вывод которого соединен с общей шиной 20 устройства, термопреобразователь для измерения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, резистор, измерительный прибор, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, 25 с целью повышения точности измерения Температуры, в него введены потенциометр, источник опорного напряжения, схема регулирования коэффициента усиления, схема установки нуля изме- ЗО рйтельного прибора, а термопреобразователь для измерения температуры сво

бодных концов термоэлектрического преобразователя выполнен в виде согласованной пары транзисторов, коллекторы которых подключены соответственно к крайним выводам потенциометра и соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами первого и второго дифференциальных усилителей, инвертирующий и неинвертирующий входы которьгх соединены с выходом источника опорного напряжения, подключенного к источнику питания, второй вьшод которого соединен с движком потенциометра, при этом выход первого дифференциального усилителя соединен с базами транзисторов, эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной устройства, а эмиттер второго транзистора с первым выводом термоэлектрического преобразователя, второй вьшод которого соединен через резистор с общей шиной устройства и через схему регулирования коэффици- ,ента усиления подключен к выходу.второго дифференциального усилителя, . соединенному с первой входной клеммой измерительного прибора, вторая входная клемма которого подключена к выходу схемы установки нуля измерительного прибора, соединенной с источником питания.

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры, работающим в комплекте с термоэлектрическими преобразователями с компенсацией изменений температуры свободных концов термоэлектрического преобразователи (ТП). Цель изобретения г повышение точности измерения путем уменьшения погрешностей измереиия, вызванных нестабильностью параметров эле- . ментов, цепи компенсации температуры свободных концов ТП. Система регулирования, состоящая нз дифференциальных усилителей 1 и 13, обеспечивает на коллекторах tpaH3HcTopOB 9 и 10 одинаковую величину потенциала. Раз ность напряжения на эмиттерных переходах транзисторов равна К . Да ох где К - постоянная БольцX - In q R, мана; q - заряд электрона; Т(, - абсолютная температура; R, и Rj - сопротивления участков потенциометра 1 мехщу его движком 2 и выводом, соединенным соответственно с коллекторами транзисторов 9 и 10. При - . In |q л 1 KT, где k,. - чувствительность ТП, что достигается регулировкой положения движка потенциометра 1, показания измерительного прибора не зависят от температуры свободных концов ТП. Чувствительность устр-ва регулируется путем изменения коэффи1щента усиления усилителя 13. 1 ил. 55 W со о: