Устройство для дистанционного измерения температуры Советский патент 1989 года по МПК G01K7/16 

ел

00 Од

Изобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления, и позволяет повысить точность измерения за счет исключения погрешности измерения от температурного изменения сопротивления линии связи. Устройство содержит термопреобразователь сопротивления 1 и электрически связанные с ним двухпроводной линией связи 2 стабилизированный источник тока 3 и операционный усилитель 4, дополнительный стабилизированный источник тока 5 и подключенный к его входу делитель напряжения 6. Последовательно в цепь делителя напряжения 6 включен терморезистор 7, расположенный в одинаковых температурных условиях с большей частью линии связи 2. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Фиг.1

3 Ъ

Изобретение относится к термометрии, а точнее к устройствам для дистанционного измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления (термометров сопротивления), соединяемых со вторичными приборами проводными линиями связи,

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет устранения погрешности, вызываемой изменением сопротивления проводов линии связи при изменении температуры окружающей среды.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - конструктивное выполнение узла совмещения терморезистора с линией связи.

Устройство содержит термопреобразователь сопротивления 1, соедине ный через двухпроводную линию связи 2 с первым стабилизированным источником тока 3, операционный усилитель 4, второй (дополнительный) стабилизированный источник тока 5, делитель напряжения (переменный резистор) 6, терморезистор 7, находящийся в хорошем тепловом контакте с проводами линии связи 2 и включенный последовательно с переменным резистором 6 в цепь источника тока 5 с помощью вспомогательной двухпроводной линии связи 8 небольшой протженности, и индикаторный прибор 9, например вольтметр, включенный на выходе усилителя 4.

Неинвертирующий вход операционного усилителя 4 соединен с .положительным выводом источника тока 3, отрицательный вывод которого соедине с общей шиной устройства,с которой соединен и отрицательный вывод источника 5. Инвертирующий вход усилителя 4 соединен с движком переменно- го резистора 6.

Терморезистор 7 выполнен (фиг.2) например, в виде обмотки, плотно охватывающей провода линии связи 2, которая может быть выполнена из двух отрезков кабеля 10 и II, один из которых содержит две жилы, а другой - четыре, причем в последнем случае две из четьфех жил продолжают жилы отрезка 10 кабеля, а две другие под- соединяют терморезистор 7 в цепь делителя напряжения 6.

Устройство работает следующим образом.

В цепи, содержащей термопреобразователь 1, течет ток I, , величина которого определяется параметрами источника тока 5. На первом входе операционного усилителя 4 присутствует напряжение Ugj. , величина которого определяется соотношением

5

0 де j

%, (R

)

тс

(1)

0 где R - величина сопротивления термопреобразователя 1, зависящая от измеряемой температуры;- величина сопротивления прог

водов линии связи 2, - Ко второму входу усилителя 4 приложено напряжение UBJ., определяемое соотношением

UBxa(RfRT)-I. (2)

АС

5

величина тока источника 5; величина сопротивления нижнего гшеча делителя напряжения 6;

величина сопротивления терморезистора 7, Напряжение на выходе усилителя 4

R j

и. .. определяется соотношением

и

8ИХ

-(UR,4-UBx)K-(R +г,,) Irt

где R

-(R +Rp I jJ, (3) где К - коэффициент усиления операционного усилителя 4.

Это напряжение поступает на вход индикаторного прибора 9, где преобразуется в вид, удобный дня восприятия информации об измеряемой темпе- : ратуре.

Величины сопротивлений термопреоб-, разователя 1, линии связи 2 и терморезистора 7 зависят от температуры,

в которой находятся указанные зле- менты устройства, что можно выразить соотношениями

5 где R

тс

Tc - иэ

),

глс ( (

)

тсо

-лсо

то

0

ТС. АС,

(4) (5) (6)

соответственно начальные сопротивлениятермопреобразователя 1 f линии связи 2 и терморезистора 7 при температуре, равной соответственно . температурные коэффициенты сопротивления термопреобразотиэлл -дс

связи 2 и терморезистора 7; Т - соответственно изменяемая температура, температура проводов линии связи 2 и термоточности измерении, в него введены терморезистор, размещенный в тепловом контакте с проводами линии связи, дополнительный стабилизированный источник тока и делитель напряжения, выход которого подключен к второму входу операционного усилителя, причем терморезистор включен последовательно с делителем напряжения в цепь дополнительного источника тока, а сопротивление терморезистора и его температурный коэффициент сопротиврезистора 7.

При легко выполнимых условиях, выражаемых соотношениями

() 1,,-(Ц+К,), (7)

( дср-Тд(.0 (8)15 ления выбраны в соответствии с урав- напряжениё на выходе операционного усилителя 4 будет определяться следующим выражением:

Ufrbix K . Тцам (9)

нением

R г

I ТС

лс

25

Из (9) видно, что при постоянстве 20 конструктивных параметров К, uJ. ,

R , I-.- напряжение на выходе усилитсо I, - теля ц будет определяться только ве;личиной измеряемой температуры, т.е. температурой термопреобразователя 1, и не зависит от изменения сопротивления проводов линии связи 2, обусловленного изменением температуры окружающей их среды.

Условие, выражаемое соотношением (7), легко выполняется за счет выбора величин Rn и 1„. Соотношение (8) выполняется при помещении терморезистора 7 в одинаковые температурные условия с линией связи 2 (при этом очевидно Т Т. ) за счет выбора величины сопротивления терморезисто- ра .7 из соотношения: сбдс

где R и г

лс

с6 1

- соответственно сопрор(,т и

тивления терморезистора и проводов линии связи для одной и той же температуры; еС - соответственно температурные коэффициенты

30

I и

тс

H. то--7Г/ та Формула

ГАСО )

обретения

сопротивления терморезистора и проводов линии связи; соответственно величина тока в цепи первого и второго источников тока.

40

. Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления и электрически соединенные с ним двухпроводной линией связи стабщш- зированньй источник тока и одним из входов операционный усилитель, выход. . кот-орого подключен к узлу представления информации, отличаю щ е-,

точности измерении, в него введены терморезистор, размещенный в тепловом контакте с проводами линии связи, дополнительный стабилизированный источник тока и делитель напряжения, выход которого подключен к второму входу операционного усилителя, причем терморезистор включен последовательно с делителем напряжения в цепь дополнительного источника тока, а сопротивление терморезистора и его температурный коэффициент сопротивления выбраны в соответствии с урав-

нением

R г

I ТС

лс

где R и г

лс

с6 1

- соответственно сопрор(,т и

тивления терморезистора и проводов линии связи для одной и той же температуры; еС - соответственно температурные коэффициенты

0

I и

тс

H

сопротивления терморезистора и проводов линии связи; соответственно величина тока в цепи первого и второго источников тока.

и выводами первого источника тока, а две другие - с выводами терморезистора, делителя напр яжения и второго источника тока.

0

5

0

У//А J У//л 1

7

да

Фи.г