Устройство для измерения температуры Советский патент 1992 года по МПК G01K7/16 

ю

Изобретение относится к измерению температуры с помощью платиновых терморезисторов, включенных в мостовую схему.

Известны мостовые схемы, в которых для повышения чувствительности использу- ются два одинаковых терморезистора, включенных в противоположные плечи моста.

Однако они обладают невысокой линейностью характеристики. Так, например, для линеаризации предлагается включить в цепь стабилизированного, источника питания термозависимый делитель напряжения.

Известна схема моста, содержащая два одинаковых платиновых термопреобразо- вателясопротивления, включенных в противоположные плечи измерительного моста, и два.термозависимых резистора, включенных в другие плечи измерительного моста.

Схема имеет невысокую линейность вы- ходного сигнала.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем линеаризации мостовой схемы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры, содержащем два одинаковых платиновых тер- мопреобразовэтеля сопротивления, включенных в противоположные плечи измерительного моста, значение термонеза- висимых резисторов выбирается равным 0.572 RO и 1.748 R0 соответственно, где R0 - значение сопротивления платинового термопреобразователя сопротивления при 0°С.

На чертеже изображено устройство для измерения температуры.

Мост состоит из двух термосопротивлений RiRs, имеющих при t 0°C одинаковые значения Rio Rso RO, включенных в про- тивоположные плечи, и двух постоянных термонечувствительных резисторов R2. R4, которые подобраны из условия

R2 - 0,572 RO,

R4 1J48Ro,0)

при этом обеспечивается условие балансировки места при нулевой температуре:

R2R4 Ro.(2)

Линеаризации моста в случае (1) объясняется следующим образом.

Зависимость платиновых проволочных сопротивлений от температуры имеет следующий вид:

R R0(1 + ),(3)

v3 1 if i

где а 3,985 1/град; ft -5,876 1/град2. Для выходного сигнала моста U, запи- танного постоянным током I, в квадратич

ном по параметру a t приближению можно получить формулу

U-IR0(Ki at+K2(at2)), где Ki и К2 - коэффициенты, имеющие следующий вид:

Ki

2 Re

2 RO + R2 + R4 к.,-, ,R2 + R4 +2R0 (R2 + R4 + 2R0 Ј 2j3/o2 0,074

0

5

0

5 0 5

0

5

0

5

Из условия Ка 0 находим: R2 + R4 2 1±J RO 2,32 Ro.

(6)

1 -с

Решая систему уравнений (6), (2), получаем условие (1). При отклонении значений сопротивлений R2, R4 от указанных в этом условии в большую или меньшую сторону коэффициент нелинейности К2 становится отличным от нуля, что означает появление нелинейности в сигнале моста,

Параметр нелинейности р K2/Ki для случая R2 R4 RO (прототип) равен 0,074.

Для значений R2 (0,565...0,590) R0 (соответственно R4 .(1,770.;,1,695) RO), параметр р составляет не более 10% от нелинейности.схемы.

Вне указанного интервала коэффициент нелинейности становится большим и положительный эффект не достигается.

Мост содержит два термосопротивления 1,3 (Ri, Ra), включенные в противоположные плечи моста, имеющие при 0°С одинаковые значения Rio Rao RO. два постоянных термонечувствительных резистора 2,4 (R2, R4) и стабилизированный источник 5 тока. В измерительную диагональ моста включено регистрирующее устройство (не показано).

Устройство работает следующим образом.

Для измерения температуры платиновые сопротивления 1,3 помещают в испытуемую среду. Их сопротивления изменяются, возникает разбаланс моста, который линейно зависит от температуры и измеряется регистрирующим устройством. Проведенные численные расчеты, подтвержденные модельным экспериментом, показывают, что среднеквадратичная ошибка измерений, связанная с нелинейностью мостовой схемы, уменьшается в 8-10 раз в диапазоне (-100H+100)°C и в 20-25 раз в диапазоне (50)(+50}°С, что означает соответствующее повышение точности измерения температуры.

Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее два одинаковых платиновых термопреобразователя сопротивления, включенных в противоположные плечи измерительного моста, и два термонезависимых резистора, включенных в другие плечи измерительного моста, отличающееся

тем, что, с целью повышения точности измерения путем линеаризации выходного сигналаустройства.значение термонезависимых резисторов выбирается равным 0,572 R0 и 1,748 RO соответственно, где RO - значение сопротивления платинового термопреобразователя сопротивления приО°С.

Изобретение позволяет повысить точность измерения путем линеаризации выходного сигнала устройства. Высокая линейность достигается специальным подбором значений сопротивлений пассивных плеч моста. Мост содержит два одинаковых термосопротивления 1, 3, включенных в противоположные плечи моста, и два термонезависимых балансировочных сопротивления 2, 4, включенных в другие плечи. Величина одного балансировочного сопротивления выбрана равной 0,572 величины термосопротивления, величина другого составляет 1,748 величины термосопротивления при 0°С. 1 ил.