Устройство для дистанционного измерения температуры Советский патент 1977 года по МПК G01K7/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике.

. Известны устройства для дистаицион.ного измерения температуры, содержащие терморезистивный элемент, подклю ченный к преобразователю электрическбго сопротивления в частоту перемеиного тока, выход которого соединен с регистрирующим прибором через линию связи l,2V.

Однако такие устройства имеют относительно низкую точность, обусловленную нелинейностью выходной характеристики устройства, изменением его чувставтельности а зависимости от внешних условий и от времени, изменением наче1яьной частоты преобразователя электрического сопротивления в частоту перемениого тока, и низкую стабильность во времени из-за дрейфа всех параметров измерительной цепи..

Целью изобретения является исключение погрешностей й:змерения,связанных с нелинейностью преобразователя.

Это достигается тем, что. T« t i opeзистивнь1й .элемент вьтолнен: з последовательно соединенных ДбУх эталонных резисторе и двух идентичных термореэисторов, параллельно одному из которых включен терморезистор идентичный им. Выводы всех резисторов подключены к преобразователю электрического .сопротивления в частоту перемен-ного тока через дополнительный коммутатор.

На чертеже дана структурная схема устройства.

Оно содержит терморезистивный элемент 1, коАШутатор 2, преобразователь 3 электрического сопротивления в частоту переменного тока, линию свйзи 4 и регистрир овщй прибор 5.

Термореэистивный элемент 1, выполнен в виде включенных последовательно четырех электрических сопротивлений, два из которых представляют собой идентичные независимые от температуры эталонные сопротивления Кат,, , а два дшугих - идентичные термометры сопротивления Bt, , Kij , ргишельно термометру сопротивления H. включен терькнлетр сопротивления Rt , идентич яый термометрам tt. , Jli,

Все выводы 6-10 резисторо подключены через коммутатор 2 ко Ъходу преобразователя 3 электрического сопротивления в частоту перемвииого тока, выход которого подключен черв линию связи 4 к регистрирующему прибору 5. Устройство работает следующим образом. Частота f j, измеряемая регистриру ющим-прибором 5, связана с электрическим сопротивлением R первичного преобразователя 1 соотношением f «oR + bR -с Точность измерения определяется параметрами а, в, с: с - начальное значение частоты выходного сигнала при измеряемой емпературе, равной нулю; в - чувствительность преобразо вателя сопротивления в частоту/ а коэффициент нелинейности преобразова теля сопротивления в частоту, najpaMeTpbf а, в/ с, являются неизвестными, так как не остаются постоянными во времени и, кроме того изменяютсгя от влияния внешних условий рсобенно температуры). В связи с этим получить высокую точность из.eрения и стабильность характеристик с помощью известных устройстй- не представляется возможным, Для повышения точности и исключения влияния на результат измерения перечисленных выше параметров констр ция устройства предусматривает прове дение измерения в четыре такта с последующей обработкой результатов, В первом такте измерения: коммутатор 2 подключает по входу преобразов теля 3 вьгаоду 6/8 терморезистивногр злемента. Учитывая, что ,зтгэтг 1гэт, RtisHtj tsllt, в первом такте измеряемое сопротивле ние будет равно Rt H, , что равносильно R,(} 3T-t-Si)Таким образом частота f в первом так те измерения будетсвязана с измеряемым сопротивлением н, соотяо§ ением f.a(R3T + fit)-- fagfiw 4.m) . Во втором такте измерения коквиутатор 2 подключает по входу преобразователя 3 выводы 6, 9 терморезистивного элемента. Во втором такте измеряемое сопротивление будет равно Н2«( . Таким образом частота I., во втором такте измерения будет связана с измеряемым сопротивлением S 2 соотношение ()) В третьем такте измерения ко(Ф1утатор 2 подключает ко входу преобразователя 3 выводы 7, 8 терморезистивного элемента. В третьем такте измеряемое сопротивление Rj будет равно что равносильно H5-CRyr4.TJtH-T). Таким образом частота f в третьем такте(измерения будет связана с изме ряемым сопротивлением И, соотноиениемfj a|Rai Rl)-(RjT) В четвертом такте измерения коммутатор 2 подключает ко входу преобразователя 3 выводы 6, 10 терморезистивного злемента 1. В четвертом такте измеряемое сопротивление R. будет равно R4«{SaT Bt)+(- 4-BjT) Таким образом, частота f. в четвертом такте измерения будет связана с измеряемьм сопротивлением Яд соотношением ). В регистрирующем приборе 5 из частоты fj вычитается fj , а из f вычитает i- i C4tsmyr4.Rt).-2 f,- (RaT.Bi)2bj(- 4-R3T) Эти выражения рассматриваются как два совместных уравнения, которые-реализуются относительно искомой величины R, . Для этого, вычисляют разность V sbffj fpN2 t -Rt) , лосле чего определяется отношение f r jHfaTn 2R3T откуда (VfjJ-fVf,) Учитывая, что сопротивление, R связано с измеряемой температуройt соотношением Н. ,° для измеряемой температуры получим (4- sV-«r i Анализ полученного-;выражения показывает, что результат измерения температуры не зависит от параметров а, в, о, т.е. не зависит от нелинейности преобразователя сопротивления в частоту, от изменения чувствительности этого преобразователя, от-вэмерения начального значения частоты преобраэователя (дрейфа нуля), от стабильности элементов измерительной цепи, линии связи и т.д.

Точность измерения определяется эталонным резистором,которое может быть выполнено практически с любой требуемойточностью и коэффициентом преобразовани .

Таким образом, точность измерения температуры при ее дистанционном измерении фактически определяется классом самого резистора и не зависит от параметров измерительной схемы и линии связи. По линии связи и передается частотный сигнал, который может передаваться на значительные расстояния.

В регистрирующем приборе результа четырех тактов измерения обрабатывают автоматически по приведенному выше алгоритму;и получают измеряемую температуру непосредственно в градусах Цельсия.

Формула изобретения

Устройство для дистанционного измерения температур, содержащее терМоре/истивный элемент, подключенный к преобразователю электрического сопротивления в частоту переменного тока, выход которого соединен с регистрирующим прибором через линию связи, отличающееся тем, что, с целью исключения погрешностей измерения, связанных с нелинейностью преобразователя, терморезистивный элемент выполнен из последовательно со0единенных двуэталонных резисторов и двух идентичных терморезисторов, параллельно одному из которых включен терморезистор идентичный им, при этом выводы всех резисторов подключены к

5 преобразователю электрического сопротивления в частоту переменного тока через дополнительный коммутатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

0

1.Авторское свидетельство СССР 315057, кл. BQ1 К 7/02, 1971.

2.Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с чатотными дaтчиkaми. М., Энергия, 1970 г., с.91-102,