Измеритель разности температур Советский патент 1977 года по МПК G01R17/10 

Устройство предназначено для использо вания в измерительной технике для измерения разности температур, в частности, , в тепловых измерителях мощности СВЧ диа пазона. Известны измерители разности температур, представляющие собой термометрический мост, в два смежных плеча которого включены термометры сопротивления с линейной зависимостью сопротивления от темпбратуры, а в остальные плечи- постоя ные резисторы .llНаиболее близки к предлагаемому измерители разности температур, состоящие из термометрического моста постоянного тока и дифференциального усилителя постоянного тока, входные точки которого непосредстве но соединены с выходными точками моета 2. Недостатком прототипа является температурный дрейф нуля устройства, обусловленный главным образом температурным дрейфом нуля усилителя постоянного тока. Цель изобретения - уме1тьшение температурного дрейфа нуля измерителя разности температур - достигается , что в измеритель разности температур, содержащий мост постоянного тока, образованнь1й двумя термометрами сопротивления, двумя постоянными резисторами и переменным резистором балансировки, источник питания моста и дифферешшальный усилитель с цепью отрицательной обратной связи, введены три посто5шных резистора и переменный резистор, крайние выводы которого подключены к обоим входам дифференциального усилителя, а его подвижный контакт через один из вновь введенных постоянных резисторов соединен с источником питания моста; остальные два постоянных резистора подключены к неинвертирующему входу усилителя, причем второй вывод одного из этих резисторов соединен с одной верщиной измерительной диагонали моста, а второй вывод другого резистора - с корпусом. Схема устройства представлена на чертеже. Измеритель разности температур содержит постоянные резисторы RI и 1 в верхних плечах моста, термометры сопротивления и в нижних плечах, резисторы РО, и Vi в цепи обра ной связи усилителя, резисторы УЗ и I7j в цепи смещения неинвертируюшего входа усилителя; переменный резистор K балансировки моста; переменный резистор Pj для настройки нуля измерителя разности температур, постоянный резистор ограничивающий ток смещения. поступающий: на входы усилителя; диффере циальный усилитель ьостоянного тока УС, Работу схемы будем рассматривать при следующих условиях: (1) «2 (2) t (3) г г (4) (5) (6) (7) Ток смещения 3 в соответствии с (4) щ актнчески не изменяется. Ь зависимо от положения движка этот ток делится на две части 4, Сопротивление термометров изменяетс зависимости от температуры по линейном закону: ,(),(9) Г - сопротивлениетермометра при oL - температурный коэффициен (1°С). At t - 20;(lO) t - температура окружающей среды. В дальнейшем будем полагатн что тем пература обоих термометров сопротивлени одна и та же, т.е. измеряемая разность температур равна нулю. Напряжение смещения нуля усилителя постоянного тока изменяется в зависимос от температуры по закону: UtH«u« jS-at .(11) где . ,Ц, - напрйжение смещения нуля усилителя при 20 С; ft- температурный коэффициен (в/°С). . Напряжение Смещения нуля усилителя это напряжение, которюе необходимо приложить ко входа)и( И-Н усилителя для того, чтобы 1Ш1фяжвние на выходе усилителя бы равно нулю. Приложенное ко входам усилитeл. напряжеШ1е равно алгебраической сумме падений напряжений на резисторах i а ) 1 Следовательн для того, чтобы напрвжение на выходе усилителя было равно нулю, сумма падени напряжений должна быть равна налряжени смешения (l l): 2- r-i- Jj-Htj- i- -ijf, Uo At(12) ли с учетом (2), (з) и (э): ( + -utl-a ro(UetAt)-i r-Uo-j5ut 0 Для того, чтобы равенство (13) выполнялось при любой TeMnepaTyyie, необходимо, тобы выполнялись следующие два равентва:a2ro iAt-3it oL-At-JbA-t 0(14) 2Г+а2«г-31Г„--1, о .(15) в (l4) входят все члены (13), содеращие множитель At , а в (is) - все стальные члены (13), не зависящие отд1,Из (l4) находим: Зз Ji „ ., Таким образом, для компенсации темпера турного дрейфа нуля ( ) устройства необходимо с помощью резистора разбалансировать мост таким образом, чтобы разность токов з ветвях моста была равна (1б). Из (15) с учетом (1б) получаем : i , и,. ..г .) Таким образом, для компенсации не зависящего от температуры смещения нуля, остающегося после настройки в соответствии с (1б), .необходимо с помощью резистора R,( настроить разность токов - Ц в соответствии J.C (l7). Итак, настройка устройства в соответствии с выраженияк-ш (1б) и (l7) обеспечивает равенство нулю выходного напряжения устройства во всем диапазоне температур. Практически дрейф снижается на порядок в широком интервале температур (ЮО с). Благодаря этому , в большинстве случаев отпадает необходимость в подстройке нуля перед каждым измерением разности температур, что упрощает эксплуатацию устройС1 ва. Формула изобретения Измерите; 1Ъ разности температур, содержащий мост постоянного тока, образованный а.вумя термометрами сопротивления, двумя ;юстоят1ыми резисторами и переменным ; рекзистором бйлансировки, источник питания моста и диффере1шиалы1ый усилитель с цййаЮ отрицательной обратной связи, о т л ичающийс я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурного дрейфа нуля, в него введены три ПОСТОЯШШ1Х резистораи переменный резистор, крайние выводы которого подключены к обоим входам дифференциального усилителя, а его подвижный контакт чррез один

из вновь введенных постоянных реэистороь соединен с источником пнтания мости остальные два постоянных резистора подключены к неинвертирующему входу усилителя, причем второй вывод одного из этих резисторов соединен с одной вершиной измеритель ной диагонали моста, а второй вывод другого резистора - с корпусом.

Источники И14ормации, принятые во внимание при экспертизе:

1,Валитов Р. А. Радиотехнические измерения, Советское радио , М., 1963

с. 170.

2.Валитов Р. А. Радиотехнические измерения, Советское радио , М., 1963

с. 44.