Устройство для измерения температуры Советский патент 1990 года по МПК G01K7/02 

Изобретение касается температурных измерений и может быть использовано при измерении температуры различных сред и объектов.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры путем ; уменьшения прогрессирующей погрешности термоэлектрического преобразователя.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термоэлектрический преобразователь (ТЭП) 1, усилитель 2 модулятор-демодулятор (УМД), управляемый источник 3 эталонного напряжения, дифференциальный усилитель 4, фильтр (ФНЧ) 5 низкой частоты, фильтр (ФВЧ) 6 высокой частоты, первый дифференциальный усилитель 7, фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ)

8,второй дифференциальный усилитель

9,регистратор 10, коммутатор 11, делитель 12 напряжения, источник 13 эталонного постоянного напряжения, преобразователь 14 напряжение-ток (ПНТ) и блок 15 управления.

У1 1

эо

:л

:о

Устройство работает следующим образом.

Под воздействием температуры $ контролируемой среды на выходе ТП i генерируется термоЭДС:

1, - 8,0, + 1

х

(О

3 эталонного напряжения;

U в - напряжение на выходе дифференциального усилителя 9 о

На выходе фильтра 5 низкой частоты формируется напряжение, равное

Изобретение касается температурных измерений и позволяет повысить точность измерения путем уменьшения прогрессирующей погрешности термоэлектрического преобразователя (ТЭП). Через спай ТЭП 1 пропускается переменный ток от преобразователя 14, напряжение - ток, подключенного к выходу источника 13 эталонного напряжения. Сигнал с ТЭП 1 через усилитель 2 модулятор - демодулятор поступает на первый вход первого дифференциального усилителя 4, на второй вход которого поступает сигнал с выхода управляемого источника 3 эталонного напряжения. С выхода дифференциального усилителя 4 сигнал через фильтр 6 верхних частот поступает на вход фазочувствительного выпрямителя (ФЧВ) 8, а через фильтр 5 низких частот - на вход второго дифференциального усилителя 7, к выходу которого подключен регистратор 10. На входы третьего дифференциального усилителя 9 поступает сигнал с выхода ФЧВ 8 и делителя 12 напряжения. Компенсация погрешности осуществляется сравнением части эталонного напряжения, снимаемого с делителя 12 напряжения, с амплитудой приращения термоЭДС ТЭП 1 в результате эффекта Пельтье при пропускании переменного тока через спай ТЭП 1. 1 ил.

где S, А +2В0, + ЗСб - чувствитель- ,0 ность ТП в рабочей точке при температуре б, ; А, В и С - постоянные коэффициенты, зависящие от материала электродов ТП; значение термоЭДС свободных концов ТП.15

При замыкании коммутатора 11, управляемого от блока 15, по спаю ТП 1 протекает ток от преобразователя 14 напряжение-ток, представляющего собой генератор тока. При этом спай ТП до- 20 положительно нагревается (охлаждается) в зависимости от направления тока, протекающего по спаю, пропорционально прошедшему по нему количест ву электричества за счет эффекта 25 Пельтье, при этом значение термоЭДС ТП становится равным

(2)30

где S2 - чувствительность ТП при температуре 9г 9| ± &б - температура дополнительного

нагрева (охлаждения) спая; 35 К - коэффициент преобразования тока I в температуру спая При управлении коммутатором 11 с частотой $2 от блока 15 управления термоЭДчС ТП 1 будет пульсировать 40 по прямоугольной огибающей. Усиленная УМД 2 термоЭДС передается на один из входов дифференциального усилителя 4, на другой вход которого поступает напряжение с выхода управ- 45 ляемого источника 3 эталонного напря- жения0 При разомкнутом и замкнутом ключе коммутатора 11 на выходе дифференциального усилителя 4 соответственно формируются напряжения, равные 50

и; K4(Ktl,- K5U,);

uj - VKZV к3и,),

(3)

где К2 - коэффициенты усиления

усилителей 4 и 2; Kj - коэффициент передачи управляемого источника

..-..-.

(4)

где KS - коэффициент передачи ФНЧ 5У При выполнении условиййЭ б, и SiscS1 уравнение (4) может быть представлено в виде

U5 (8,0,4-1- S,K, I + + 1„) - K3U,.(5)

Переменная составляющая пульсирующего напряжения выделяется фильтром б высокой частоты и выпрямляется фазочувствительным выпрямителем 8, управляемым от блока 15 управления Выпрямленное напряжение равно

иа - к8.кб

yll-Ui- 1 к - К -К х 2 2864х

ХК2. S . К,1 ;

(6)

где К , и К8 - соответственно коэффициенты преобразования ФВЧ 6 и ФВЧ 8„ В дифференциальном усилителе 7 из выходного напряжения ФНЧ 5 вычитается выходное напряжение ФВЧ 8, Усиленная разность напряжений регистрируется регистратором 10, При выполнении условий Kj Kg-K6 и Кг1х К-jUg, что достигается при выполнении условия

« . у v ч - ---1г ,

к5 s, - К,К( )

(7)

сигнал U7 на выходе дифференциального усилителя 7 будет определяться выражением

(8)

U, . 2KILK 7 . KH KI где К7 - коэффициент усиления дифференциального усилителя 7;

К1г - коэффициент деления делителя 12 напряжения;