Способ градуировки измерителей температуры Советский патент 1990 года по МПК G01K15/00 

3

S

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и уменьшить трудоемкость крадуировки. Датчик 3 температуры градуируемого измерителя 6 и образцовый термометр 4 сначала помещают в термостат 2. При температуре таяния льда и комнатной температуре измеряют значение сопротивления образцового термометра 4R обр, регистрируют значение выходного кода измерителя, рассчитывают образцовые значения температуры и по ним находят градуировочную характеристику. Затем датчик 3 температуры градуируемого измерителя 6 замещают электрическим эквивалентом датчика - эквивалентным резистором 7 с набором равных между собой шунтирующих резисторов 8 и ключей 9. В равенстве шунтирующих резисторов между собой убеждаются по равенству соответствующих им значений выходного кода измерителя 6. Подключают последовательно к эквивалентному резистору 7 шунтирующие резисторы 8 и регистрируют значения выходного кода измерителя 6 после каждого подключения. По совокупности значений выходного кода и соответствующему числу подключенных резисторов 8 рассчитывают коэффициенты уравнения прямой линии и по разности между зарегистрированными и рассчитанными значениями выходных кодов оценивают нелинейность измерителя. 1 ил.

ЕЗатем датчик 3 температуры градуируемого измерителя 6 замещают электрическим эквивалентом датчика - эквивалентным резистором 7 с набором равных между собой шунтирующих резисторов 8 и ключей 9. В равенстве щунтирующих резисторов между собой убеждаются по равенству соответствующих им значений выходного кода измерителя 6. Подключают последовательно к эквивалентному резистору 7 шунтирующие

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при градуировке и поверке измерителей температуры, в частности, измерителей температуры, входящих в состав океанографических измерительных систем.

Целью изобретения является снижение трудоемкости градуировки за счет сокращения числа реперных значений температуры при градуировке до двух (0°С - точки ПJзaвлeния льда и 20-25°С - комнатной температуры) и повыщение точности градуировки путем разделения операции оценки нелинейности характеристики измерителя и операции привязки этой характеристики к конкретным значениям температуры и оценки нелинейности с меньщей погрешностью по большему числу точек.

На чертеже приведена структурная схема устройства, предназначенного для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит компаратор 1, термостат 2, датчик 3 температуры градуируемого измерителя, образцовый термометр 4 сопротивлен ия, образцовую меру 5 электрического сопротивления (ОМЭС), градуируемый измеритель 6, эквивалентный резистор 7 шунтирующие резистор 8 и ключи 9.

Компаратор 1 - прибор для измерений сопротивления методом сравнения с образцовой мерой. В качестве такого прибора может быть использован компаратор РЗООЗ.

Термостат 2 - сосуд Дьюара вместимостью 1-2 л, оборудованный устройством для перемешивания воды, например электрическим мотором с вертушкой на оси.

Датчик 3 температуры - например м:ед- ный термометр сопротивления, с номинальным значением сопротивления 100 Ом типа ТСМ-046.

Образцовый термометр 4 сопротиЕ.ле- ния - платиновый термометр, например типа ПТС-10.

ОМЭС 5 - измерительная катушка типа РЗОЗО.

Градуированный измеритель б представляет собой измерительный канал температуры гидрофизического комплекса, например МГИ 4103.

резисторы 8 и регистрируют значения выходного кода измерителя 6 после каждого подключения. По совокупности значений выходного кода и соответствующему числу подключенных резисторов 8 рассчитывают коэффициенты уравнения прямой линии и по разности между зарегистрированными и рассчитанными значениями выходных кодов оценивают нелинейность измерителя. 1 ил.

0

5

0

5

Эквивалентный резистор 7, например типа С2-29В 1120м, предназначен для имитации значения сопротивления датчика 3 температуры, соответствующего верхнему пределу диапазона измерений.

Шунтирующие резисторы 8 предназначены для воспроизведения нескольких точек при оценке нелинейности измерителя. В качестве резисторов могут быть использованы два параллельно соединенных резистора С2- 29В 8,6 кОм и СПЗ-9 1 МОм.

Ключи 9 предназначены для раздельного или одновреме41ного подключения щунтирующих резисторов 8 к эквивалентному резистору 7. Одни из контактов ключей соединены между собой и подключены к второму контакту эквивалентного резистора 7, а вторые контакты ключей 9 подключены к свободным выводам соответствующих им щунтирующих резисторов 8. В качестве ключей могут быть использованы тумблеры типа МТ-1.

Способ градуировки осуществляют следующим образом.

Сначала датчик 3 температуры подключают к градуируемому измерителю 6 и погружают в термостат 2. В последний устанавливают также образцовый термометр 4, который вместе с ОМЭС 5 подключают к компаратору 1. Термостат 2 заполняют водо- ледяной смесью и включают перемешивающее устройство. После выдержки в течение 30 мин производят регистрацию нескольких 5 значений (например, 10) выходных кодов Л ,- измерителя и показаний компаратора /(,-.

Затем термостат 2 освобождают от водо- ледяной смеси, заполняют его водой температурой, равной температуре окружающей среды (комнатной температуре +24°С), и 0 после выдержки в течение 30 мин повторяют измерения, т. е. регистрируют Nt и /С,-.

Рассчитывают средние значения выход- нь1х кодов к NT и показаний компаратора /Со и /С. при нулевой и комнатной температурах соответственно по формулам

К

-й- )

0

5

°( Ко()

где т - число измерений.

Определяют значения сопротивления образцового термометра 4 при нулевой температуре () и комнатной температуре (Rr) по формулам

Ло Со А ОМЭС( 2 )

. -Доизс.(3)

где - действительное значение сопротивления образцовой меры 5.

Используя полученные значения сопротивления образцового термометра и при нулевой температуре и комнатной температуре, а также коэффициенты, приведенные в свидетельстве на образцовый термометр, рассчитывают образцовые значения температуры tf, t-rПо совокупности значений и о, N и t определяют коэффициенты градуировоч- ной характеристики измерителя вида

/,- а+6М(4)

по формулам

i) ;

a bNo--tQ

После проведения указанных операций датчик 3 температуры отключают от измерителя 6 и вместо него подключают эквивалентный резистор 7, параллельно которому с помощью ключей 9 последовательно подключаются шунтирующие резисторы 8, сопротивления которых равны между собой. Равенство сопротивлений щунтирующих резисторов 8 при необходимости может быть поведено непосредственно по показаниям измерителя 6. Для этого шунтирующие резисторы 8 попеременно подключают к эквивалентному резистору 7 и убеждаются в равенстве показаний измерителя 6. При неравенстве показаний измерителя 6 подгоняют сопротивления шунтирующих резисторов 8 путем изменения сопротивления переменного резистора. Производят регистрацию не менее трех значений выходных кодов измерителей б до подключения к эквивалентному резистору 7 шунтирующих резисторов 8 и после подключения каждого последующего из них параллельно друг другу. Принимая число воспроизводимых для оценки нелинейности точек равным п, используют п-1 шунтирующих резисторов 8 и ключей 9. При этом значение сопротивления RUJ шунтирующих резисторов выбирают из условия

1 1,1 -, г:t-fi.

RH Rf Rui

(7)

и Rg - значения сопротивления датчика 3, соответствующие верхнему и нижнему пределам диапазона измеряемых температур, а сопротивление эквивалентного резистора выбирают равным сопротивлению Rf датчика 3.

10

По совокупности значений выходных кодов Ni и числа соответствующих им подключенных шунтирующих резисторов методом наименьших квадратов определяют ко- 5 эффициент /С уравнения вида

Ni No+Kn,(8)

где yVo, Л , - значения выходных кодов измерителя до подключения и после подключения «i числа шунтирующих резисторов; л, -число подключенных щунтирующих резисторов.

Определяют для каждого /-го измерения разность

A,yV,-(/V,-)p,(9)

15 где (/V;)p - значение, рассчитанное по формуле путем подстановки найденного значения К и п, числа резисторов.

Нелинейность измерителя оценивают качественно как распределение значений А, в диапазоне измерений и количественно как наибольщее по модулю положительное и отрицательное значения разности Д, или среднее квадратическое отклонение всей совокупности значений Л,.

25

Формула изобретения

Способ градуировки измерителей температуры, заключающийся в том, что датчик температуры градуируемого измерителя и

30 образцовый термометр погружают в водяной термостат, регистрируют показания измерителя и измеряют сопротивление образцового термометра при точке плавления льда и комнатной температуре, по измеренным значениям сопротивления образцового термомет35 ра определяют действительные значения температуры и по соответствующим показаниям измерителя определяют постоянные коэффициенты его линейной градуировочной характеристики, отличающийся тем, что.

0

с целью повышения точности и снижения

трудоемкости градуировки, после определения постоянных коэффициентов линейной градуировочной характеристики измерителя его датчик температуры замещают эквивалентным резистором, к которому поочередно

5 подключают шунтирующие резисторы с одинаковым сопротивлением и регистрируют показание NO измерителя до подключения первого щунтирующего резистора и показания Ni измерителя после подключения каждого из них, по совокупности полученных

0 значений показаний измерителя и соответствующему им числу п, подключенных резисторов методом наименьших квадратов определяют коэффициент К уравнения вида Ni No+K-ni, по которому определяют расчетные значения показаний и оценивают нели- нейность измерителя по разности между действительными его показаниями и их рас- четньши значениями, при этом сопротивление эквивалентного резистора выбир, от

1589081

7®

равным сопротивлению датчика температу-где/,/ /-значения сопротивления датчиры при верхнем пределе диапазона измере-ка температуры при нижнем

НИИ, а сопротивление R шунтирующих ре-и верхнем пределах диапазона

Зисторов - из соотношенияизмерений соответственно;

J 1 15 л - число воспроизводимых точек

диапазоне измерений.