Устройство для измерения разности температур Советский патент 1992 года по МПК G01K3/08 

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения разности температур с помощью термопреобразователей сопротивления, и может быть использовано в различных измерительных установках.

Известно устройство для измерения разности температур, содержащее мостовую схему, в смежные плечи которой включены термопреобразователи сопротивления, а в измерительную диагональ моста включен усилитель с отрицательной обратной связью. Для устранения нелинейности выходной характеристики мостовой схемы используется дополнительный термопреобразователь сопротивления, включенный либо параллельно питающей диагонали моста, либо в цепь обратной связи усилителя.

Однако данное устройство требует установки дополнительного датчика температуры, что усложняет схему измерения и ее настройку.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения разности температур, содержащее источник стабилизированного постоянного тока, два термопреобразователя сопротивления, соединенных последовательно, усилитель с отрицательной обратной связью, блок вычитания и резисторы.

Однако наличие в известном устройстве усилителя с отрицательной обратной связью вызывает дополнительную погрешность измерения, обусловленную изменением коэффициента усиления и дрейфом нуля усилителя при изменении внешних условий, и усложняет его схему.

Цель изобретения - повышение точности результатов измерения разности температур при одновременном упрощении устройства и снижении его стоимости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения разности температур, содержащее источник стабилизированного постоянного тока, подключенный первым выходом к первым выводам первого резистора и первого термопреобразователя сопротивления и соединенный вторым выходом с первыми выводами второго резистора и второго термопреобразователя сопротивления, подключенного вторым выводом к второму выводу первого термопреобразователя сопротивления и к первому выводу третьего резистора, и выходную шину, введены операционный усилитель, подключенный выходом к выходной шине, соединенный инвертирующим входом непосредственно с вторым выводом третьего резистора и подсоединенный неинвертирующим входом непосредственно к вторым выводам первого и второго резисторов, и четвертый резистор, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, коэффициент передачи которого по инвертирующему входу в два раза больше его коэффициента передачи по неинвертирующему входу.

Сопоставительный анализ с известным устройством показывает, что предлагаемое устройство отличается меньшим количеством схемных элементов и соединением вторых выводов термопреобразователей

сопротивления с инвертирующим входом операционного усилителя непосредственно через резистор. Такое схемное решение устройства позволяет исключить дополнительную погрешность измерения разности

температур, т.е. повысить точность измерения, а также упростить устройство и снизить его стоимость.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства для измерения разности

температур.

Устройство содержит источник 1 стабилизированного постоянного тока, первый 2 и второй 3 термопреобразователи сопротивления, первый 4, второй 5 и.третий 6

резисторы, операционный усилитель 7 и четвертый резистор 8.

Устройство для измерения разности температур работает следующим образом. Суммарное напряжение с первого 2 и

второго 3 термопреобразователей сопротивления поступает через второй резистор 5 на неинвертирующий вход операционного усилителя 7, а напряжение с первого термопреобразователя 2 сопротивления через

третий резистор 6 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 7.

При выбранных значениях сопротивлений резисторов 4, 5, 6 и 8, равных соответственно:

+ KR R5 R R6 f :Rs KR.

и выполнении условия Raft) + Raft)« R, что обеспечивается выбором сопротивления R, коэффициенты передачи операционного

усилителя по Кт неинвертирующему и К инвертирующему входам определяются соотношениями:

/+- R л, (1 +2 К) „. 7 R4 + R5 Re ; 1+2 К 1Ч

,(r

где К - коэффициент усиления операционного усилителя с отрицательной обратной связью;

Ra(t), Rs(t) - сопротивления термопреобразователей 2 и 3 сопротивления.

Напряжение на выходной шине определяется выражением

(t)+R3(t) vKf-IR3(t) К

(t)+R3(t) K-IR3(t)(t)-R3(t), где I - ток источника стабилизированного постоянного тока.

Из последнего выражения видно, что выходной сигнал устройства связан линейной зависимостью с сопротивлением термопреобразователей и, соответственно, с разностью температур термопреобразователей.

Таким образом/предлагаемое устройство позволяет повысить точность результата измерения разности температур при одновременном упрощении устройства и снижении его стоимости.

Формула изобретения Устройство для измерения разности температур, содержащее источник стабилизированного постоянного тока, подключенный первым выходом к первым выводам

первого резистора и первого термопреобразователя сопротивления и соединенный вторым выходом с первыми выводами второго резистора и второго термопреобразователя сопротивления, подключенного вторым выводом к второму выводу первого термопреобразователя сопротивления и к первому выводу третьего резистора, и выходную шину, отличающееся тем, что,

с целью повышения точности результатов измерения разности температур при одновременном упрощении устройства, в него введены операционный усилитель, подключенный выходом к выходной шине, соединенный инвертирующим входом непосредственно с вторым выводом третьего резистора и подсоединенный неинвертирующим входом непосредственно к вторым выводам первого и второго резисторов, и

четвертый резистор, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, коэффициент передачи которого по инвертирующему входу в два раза больше его коэффициента передачи по

неинвертирующему входу.

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения разности температур с помощью термопреобразователей сопротивления, и может быть использовано в различных измерительных установках. Цель изобретения - упрощение устройства путем исключения из него усилителя с отрицательной обратной связью при одновременном повышении точности измерения. Устройство содержит источник 1 стабилизированного постоянного токадермопреобразователя 2 и 3 сопротивления, резисторы 4-6, операционный усилитель 7 и резистор 8. 1 ил.