Устройство для измерения температуры Советский патент 1978 года по МПК G01K7/16 

1

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно к устройствам для измерения температуры с компенсацией погрешности измерения, вызванной изменением со.противления линии связи, соегданяющей термомет сопротивления с измерительной схемой.

Известны устройства для измерения температуры, содержащие термометр сопротивления, включенный в цепь обратной связи измерительного усилителя источник компенсирующего напряжения, соединенный с одним из выводов термометра сопротивления. В этом устройстве, регулируя ток компенсации, можно уменьшить влияние изменения сопротивления линии связи на точность измерения .

Недостатком устройства является неполная компенсация погрещности измерения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измь;рения температуры, содержаще е термометр сопротивления, токовые выводы которого соединены через резистор с источником тока, операционный усилитель, причем один из выводов термометра сопротивления через резистор подк.гаочен к неинвертирующему входу yjH

лителя, другой вывод термометра соединен с общей точкой источника тока и усилителя, а третий вывод через резистор связан с инвертирующим входом усилителя, соединенным через резистор с источником тока 2j.

Недостатком устройства является низкая точность измерения, обусловленная влиянием изменения сопротивления линии связи, конечным значением входного сопротивления усилителя.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее термометр сопротивления, токовые выводы которого соединены через резистор с источником тока, операционный усилитель, включенный по схеме с последовательной отрицательной обратной связью, введены источник компенсирующего напряжения и токоограничивающий резистор, причем один из потенциальных тыводов термометра сопротивления соединен с неинвертирующим входом усилителя, а другой через токоограничивающий резистор - с источником компенсирующего напряжения.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство для измерения температуры содержит термометр сопротивления

1,подключенный через резистор 2 к источнику тока 3, операционный усилитель 4, включенный по схеме с последовательной отрицательной обратной связью, источник опорного напряжения. 5, источник компенсирующего напряжения 6, токоограничивающий резистор 7, резисторы 8-10.

Термометр сопротивления связан с измерительной схемой четырехпроводной линией связи. На чертеже линия связи обозначена резисторами 11-14.

К инвертирующему входу усилителя подключена средняя точка делителя напряжения, составленного из резисторов 9 и10. Резистор 2 ограничивает ток через термометр сопротивления 17.

Устройство работает следующим образом.

От источника тока 3 через резистор

2,сопротивление линии связи 11, величина которого равна Т л , термометр сопротивления 1 и сопротивление линии связи 12, величина которого / протекает ток питания термометра сопротивления. От источника компенсирующего напряжения б через сопротивления линии связи 14 и токоограничивающий резистор 7 протекает компенсирующий ток. При равенстве тока питания термометра и компенсирующего тока падание напряжения на сопротивлении линии связи.12 равно нулю и не зависит от величины сопротивления лини.и связи 12. Напряжение на резисторе 10 постоянно и равно Ufl . Напряжение на выходе измерительного усилителя равно (при бесконечно большом входном сопротивлении)

Bbix- 3oT,ltK-R2(V3K)

где OQ - ток питания термометра; Р.(-Ь) - сопротивление термометра; i- - измеряемая температура; 3 ц - ток от источника компенсирующего напряжения; К - коэффициент усиления усилителя.

Если

T,(t)),

где - начальное сопротивление

термометра при AR-fCt)- приращение сопротивления

термометра от изменения измеряемой температуры относительноТ7„П„ и„ И .,70

т.е. выходное напряжение измерительного усилителя пропорционально изменению сопротивления термометра, а следовательно, измеряемой температуре и не зависит от сопротивления линии

связи.

Из полученного выражения для выходного напряжения усилителя следует, ЧТО приЗ„ сопб-Ь (достигается применением стабилизатора тока) и (легко осуществляется подбором величины резистора 7) пограиность измерения температуры, обусловленная влиянием изменения сопротивления линии связи, устраняется.

Операционный усилитель, включенный по схеме с последовательной отрицательной Обратной связью, имеет больщое входное сопротивление, которое по отношению к сопротивлению линии

связи может быть принято бесконечно большим, поэтому влияние этой линии может не учитываться. Кроме того, эта схема включения обеспечивает малый дрейф выходного напряжения от

дрейфа разности входных токов усилителя, также влияющий на точность измерения температуры.

Наличие в устройстве источника компенсирующего напряжения повышает точность измерения температуры, что расширит его сферу применения в народном хозяйстве.

35

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, токовые выходы которого соединены через резисторы с источником тока, операционный усилитель, вкJJЮчeнный по схеме с последовательной отрицательной обратной связью, о т л и чающеес я тем, что, с целью

повышения точности измерения температуры, в него введены источник компенсирующего напряжения с токоограничивающим резистором, причем один из потенцИЕШьных выводов термометра сопротивления соединен с неинвертирующим входом усилителя, а другой через токоограничивающий резистор - с источником компенсирующего напряжения. Источники информации, принятые во

внимание при экспертизе:

1.Патент США 3805616, кл. 73-362, АЕ, 1974.

2.Заявка ФРГ 2363812, кл. 42 i 7/01, 1974.