Способ измерения температуры в натурных условиях Советский патент 1975 года по МПК G01K7/24 

.1

Изобретение относится к области измерв ния темп1ературы различных сред (воды, грунта а г. а,} в натурных условиях с помоадью термометра сопротивления и моста Витстона.

В виду большой точности метод измере.нйя температуры с помощью термометра ссшрютивпеиия н моста Витстона широко исш«1ьзуется в промьшшенности для температурных измерений, Мост Витстона при этом находится, как правило, в стационарных нормальных температурных условиях (2О+5 С). Однако часто возникает необходимость в использовании этого метода иэмерения в полевых условиях, например при инженерных изысканиях, геокриологических исследованиях грунтов и т. д., где мост Витстона должен находится а условиях (юременной температуры окружающего воздуха (от -40 до +4О С). В этом случае возникает дополнительная трудноучитываема температурная погрешность моста Витстона

Известны способы компенсации температурной погрешности моста, основанные на использовании специальных компенсирующих

устройств. Компенсирующее устройство состоит либо из термопары с линейной характеристикой, либо из полупроводников. Термопарный компенсатор включается последовательно в цепь гальванометра. Термопарный и полупроводниковый компенсаторы должны находиться в тех же температурных условиях, в KatcBx находятся плечевые резисторы моста. Однако каждый плечевой резистор И1леет СБОЙ индивидуальный тепловой режиам, поэтому исключить полностью температурную погрешность моста с помощью термопарных и полупроводниковых компенсаторов практически невозможно. Этому мешает еще и то, что плечевые резисторы,

полупроводники и термопары имеют совершенно различную тепловую инерцию. В виду указанных недостатков компенсаторы не нашли практического примерения для компенсации температурной погрешности измерительных Мостов.

Предлагаемый способ учета температурьной погрешности моста при измерении температуры различных сред (грунта, вод и

T. д.) в натурных условиях основан на уче- j те температурного состояния всех рлечевы резисторов, участвующих в измерении сопр тивления термометра на момент его измер ния. Этого достигают путем последовательHoio измерения термометра сопротивления и эталонного термостатированного резистор Фиг. 1 и 2 поясняют предлагаемый спо соб. Равновесие моста Витстона выражается уравнением Rji Rf ,л Rt На ;Для случая измерения сопротивления термо метра р1 в натурных условиях это отношение примет вид RI fn Ri - IT где Nt - отсчет показания моста (т, е. ); :Rt - сопротивление термометра. При измерении сопротивления эталонного резистора ft э натурных условиях бу дем иметь Э Rj Ra 1де IN э - отсчет показания моста; л - сопротивление эталонного рези- 5 стора. Так как за короткий промежуток времени (1-2 мин) последовательного измере, ния сопротивления термометра и эталонного резистора тегшовой режим . моста су шественно не изменится, а следовательно, не изменится и отношение можно принять постоянным. Поэтому правы части равенства (2) и (3) будут равны, а следовательно, и их левы.е части тоже буду равны. На основании равенства выражений (2) и (3) можно определить истинное значение сопротивления термометра из выраже нияJH Na , .. Откуда сопротивление термометра В t бу дет равноо, п И . Таким образом, благодаря использованию термостатированного эталонного сопроччшленкя, можно определить удельную температурную погрешность моста на единицу измеряемого сопротивления и вычислить истинное значение сопротивления термометра. С целью достижения большей точности измерения к вычисления согфотивления термометра значение сопротивления эталонного резистора необходимо брать по возможности близким (10+20%) к значению сопротивления термометра, . В этом случае в измерении термометра и эталон ног-о резистора будут участвовать одни и те же плечевые резисторы моста, что позволяет определить температурную погрешность моста с высокой степенью точности. Последовательность измерения сопрот1шления термом eTfja и эталонного резистора может быть любой. Однако важно, чтобы промежуток времени между измерением сопротивления термометра и эталонного резистора был по возможности меньшим. В отдельных случаях можно рекомендовать измерять эталонные резистор дважды перед измерением термометра и после его измерения, ч-го позволит еще более точно определить истинное значение термометра сопротивления. Такую последовательность следует применять в первый период работы измерительного моста после резкой перемены температуры окружающего воздуха j (при перемещении из помешенкл на откры ты-й воздух и т. п.}, когда температурная погрешность растет исключительно быстро (см. фиг. 2). Придлительно пребьшании моста в определенной температуре измерение сопротивления эталонного резистора можно производить после измерения нескольких термометров. Эталонный резистор можно термостати-; ровать разл1гчными способами в том числе и по принципу термостатирования холодных спаев термЪпар. В виду того, что этало11ны.й резистор представляет единое целое, его можно /термокомпенсировать с помощью ролупро- I водникового терморезистора. Таким образом, использование предла гаемого способа учета температурной пс(- грешности моста при измерении темпера.- тур сред в натурных условиях позволяет: а) измерять температуру различных сред с помощью термометра сопротивления и моста Внтстона в условиях изменяющейся температура, окружающего воздуха; б)значительно увеличить точность из- Мерения; в)использовать различные типы измерительных мостов без их предварительной градуировки на отрицательные температуры,i Предмет изобретения Способ измерения температуры в натурных условиях с помопшю термометра сопротивления и моста Витстона путем сравнения условия равновесия моста при эталонном термостабшшзированном резисторе и термометре сопротивления, о т- я и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью исключения температурной ногрецпюсти моста Витстона, производят поочередное измерение сопротивлений эталонного те1 мостабилизированного резистора и терме- |

метра сопротивления и на основании полуценных показаний моста Витстона н известном значении эталонного термостабилизированного резистора вычисляют лети нее значение сопротивления термомегра сопротивления.

R

. 1