Устройство для дистанционного измерения температуры Советский патент 1989 года по МПК G01K7/25 

Изобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для дистанционного измерения температуры с использованием термопреобразователей сопротивления.

Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет устранения погрешности от неидентичиости термопреобразователей сопротивления,

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит термопреобразователь сопротивления 1, образцовые резисторы 2-9, источник питания 10, ключи 11-16, измеритель напряжения 17, линию связи 18, блок 19 вычисления и регистрации, блок 20 управления.

Устройство работает следующим образом.

Процесс измерения состоит из четырех тактов, В первом такте по команде блока 20 управления открываются ключи и и 15. Ключи 12-14 и 16 остаются закрытыми, Напряжение на входе измерителя напряжения 17, определенное методом эквивалентного генератора равно

.

00

05

OP

и U;

RT-I-RS

(

R.

R +Rg+Rg+Rg, R,+R

Rj

).

R,,+R +R5+R5 выход ника питания;

R} .

(1)

л

где и - выходное напряжение источR

f

- эквивалентное выходное сопротивление моста, когда открыт ключ 11,

При достаточно большом входном сопротивлении измерителя напряжения по сравнению с сопротивлением открытого ключа последнее не вносит существенной погрешности в результат измерения.

Во втором такте открыты ключи 13 и 15, ключи 11, 12, 14, 16 закрыты. Напряжение на входе измерителя напряжения 17 равно

R-T+RB , -R

где Ri - номинальное значение сопротивления термопреобразова- теля 1;

-диапазон изменения сопро10

,

(

15

R-r+Rg+Rs+Rg-i RI+RZ. Ri+R -t-RjT . )

(2)

Rj+R +Ry+R где Ra, - эквивалентное выходное сопротивление моста, когда . открыт ключ 13.

В третьем такте открыты ключи 12 и 16, ключи 11, 13, 14, 15 закрыты. Напряжение на входе измерителя 17

п 1т RT+Rg+Ra f R з 0 R.+R.VRg+R

Rj+R

(

20

25

R,+Ri

),

(3)

Rj + R +R5+Rs где R 33 - эквивалентное выходное

сопротивление моста, когда открыт ключ 12.

В четвертом такте открыты ключи 12 и 14, ключи 11, 13, 15, 16 закрыты. На вход измерителя 17 подается напряжение

RT/ R

30

R.+Rg+Rg+R j R-S + R4

(

R,+RI

)

(4)

Rj+R +Ry+R

Эквивалентное выходное сопротивление моста при открытых ключах 11, 13, 12 соответственно равно R;,,R,//Rj+(R4+R5+R6+R )//R3; ,//R2+(R4+Rj+R3)//R6; RSJ R, //R2+(Rj+R4)//().

При R,Rj и при одном и том же значении сопротивления термопреоб- разов1ателя R 4

Примем также , , тогда

R.R,//R. l(V--).

, R3j-Ry/R + j (RS+RO).

Для получения наибольшей чувствительности моста

35

40

45

50

-R,тивления термопреобразо ММИ,

вателя 1,

Из (5) следует, что с достаточной степенью точности можно считать

R +Rg+R3+R3j R +Rg+Rg+R,.(6)

Обозначим

RT+RB

R

RI+R

Re

Uo Rj+R

R +Rg+Rg+Rj

U

RT+RS

Rj+R +Rj+Ri

K;

X;

(7)

Д

R 5+R4+R5+R

Тогда систему уравнений (l)-(4) можно записать в виде .и, и(Х+д); (X-A); )X; (1-K)X, Выходной сигнал блока ния и регистрации связан кием на входе измерителя мостыо

, , где а - начальное значение выходного сигнала при закрытых ключах 14-16;

чувствительность измерителя 17;

коэффициент нелинейности измерителя 17, С учетом (9) имеем

(8)

19 вычисле- с напряже- 17 зависи(9)

1 а N, а„+а(Х+л)+а(Х+й) ; N a,+a(X-&)+af(X-A)i;

где

(Ю)

Решая относительно X,получаем: Х

7 К

где Z

(11)

ЫдНМ N,-Ni

Формула для вычисления сопротивления термопреобразователя имеет вид 1+Аг

,

(12)

где А

Rj

R.

ARt

2

Ю

Ro(RT+Ra) . R8(R3+R4)

При линейной функции преобразования вида формула для вычис- 55 ления сопротивления термопреобразователя остается той же.

При линейной зависимости сопротив- (5) ления термопреобразователя от темпе- ратуры

где Ri - номинальное значение сопротивления термопреобразова- теля 1;

-диапазон изменения сопро0

5

0

5

0

5

-R,тивления термопреобразо ММИ,

вателя 1,

Из (5) следует, что с достаточной степенью точности можно считать

R +Rg+R3+R3j R +Rg+Rg+R,.(6)

Обозначим

RT+RB

R

RI+R

Re

Uo Rj+R

R +Rg+Rg+Rj

U

RT+RS

Rj+R +Rj+Ri

K;

X;

(7)

Д

R 5+R4+R5+R

Тогда систему уравнений (l)-(4) можно записать в виде .и, и(Х+д); (X-A); )X; (1-K)X, Выходной сигнал блока ния и регистрации связан кием на входе измерителя мостыо

, , где а - начальное значение выходного сигнала при закрытых ключах 14-16;

чувствительность измерителя 17;

коэффициент нелинейности измерителя 17, С учетом (9) имеем

(8)

19 вычисле- с напряже- 17 зависи(9)

1 а N, а„+а(Х+л)+а(Х+й) ; N a,+a(X-&)+af(X-A)i;

(Ю)

где

Решая относительно X,получаем: Х

7 К

где Z

(11)

ЫдНМ N,-Ni

Формула для вычисления сопротивления термопреобразователя имеет вид 1+Аг

,

(12)

Ro(RT+Ra) . R8(R3+R4)

где А

Изобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для дистанционного измерения температуры с использованием термопреобразователей сопротивления. Цель изобретения - повышение точности измерения. Измерительная цепь устройства выполнена в виде неуравновешенного моста, выходное напряжение которого передается по линии связи в блок вычисления и регистрации. Процесс измерения состоит из четырех тактов, по результатам измерений которых вычисляется температура. Введение двух дополнительных ключей и шести образцовых резисторов в мостовую измерительную цепь позволило применить один термопреобразователь сопротивления и устранить влияние на результат измерения параметров функции преобразования измерительного канала, когда она описывается полиномом 1-го или 2-го порядка. 1 ил.

Составитель Е. Зыков Редактор И. Сегляник Техред М,Ходанич Корректор Л. Бескид

Заказ 4354/35

Тираж 573

ВНИИ11И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное