Устройство для измерения температуры Советский патент 1979 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к технике измерения температуры. Известны устройства для измерения температуры, содержащие в качестве датчика термопару 1 и 2. Однако в этих устройствах не обес печивается линейна шкала. Известны также устройства для измерения температуры, содержадше термочувствительный элемент, первый магнитный компаратор тока с первичной обмоткой с регулируемым числом витков и регулятором и вторичной обмоткой, второй магнитный компаратор тока с обмоткой с регулируеьодм числом витков и регулятором, механичес.ки соединенным с регулятором первого магнитного компаратора тока, регулируемые источники тока и образцовый резистор 3. При соответствующем выборе параметров схемы известное устройство обеспечивает выходной сигнал, являющийся квадратичной функцией от числа витков регулируемой обмотки первого магнитного компаратора тока. Однако схема рассчитана на использование в качестве датчика платинового термометра сопротивления. Если же в схему вместо термометра сопротивления вклю чить термопару, то точность измерений будет низкой. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых температур. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее термочувствительный элемент, первый магнитный компаратор тока с первичной обмоткой с регулятором числа витков и вторичной обмоткой, второй магнитный компаратор тока с обмоткой с регулятором числа витков, механически соединенным с регулятором первого магнитного компаратора тока, регулируе -5ые источники тока, а также обрс)зцовый резистор, введены дополнительный образцовый резистор и переменный резистор, движок которого механически соединен с регуляторами числа витков обмоток магнитных компараторов, тока, а второй магнитный компаратор тока снабжен вторичной обмоткой, подключенной одним концом к обмотке с регулятором числа витков, а вторым концом через регулируемый источник тока - к движку переменного резистора, который через дополнительный образцовый резистор подключен к точке соединения обмоток второго магнитного компаратора тока, которые через образцовый резистор поключены ко вторичной обмотке первого магнитного компаратора тока, причем термочувствительный элемент подключен одним концом к образцовому резистоipy, а другим - к движку переменного резистора. На чертеже представлена схема уст ройства для измерения температуры, Устройство для измерения температуры состоит из первого магнитного компаратора тока (МКТ) 1, содержащего магнитный сердечник 2, на котором намотаны первичная обмотка 3 с регулятором 4, предназначенная для уравновеишвания схемы, вторичная обмотка 5 с постоянным количеством витков, нуль-индикатор 6 и регулируемый источник питания 7 для поддержания баланса его ампер-витков, второго магнитного компаратора тока (МКТ) 8, содержащего магнитный сердечник 9, на котором намотаны первичная обмотка 10 с регулятором 11, вторичная обмотка 12 с постоянным количеством витков, нуль-индикатор 13и регулируемый источник пиуания 14для по.ддержания баланса его ампер-витков. Кроме того, устройство включает образцовые резисторы 15 и 16, переменный резистор 17, движок 18 которого спарен с peгSлятopaми 4 и 11 первичных обмоток 3 и 10 соответственно обоих МКТ механической связью, термоэлектрический термометр 19, нуль-индикатор 20 для определения момента равновесия схемы и исто ник 21 постоянного тока. Зависимость термоэлектродвижущей силы образцовых медноконстантановых термоэлектрических термометров второ го разряда в интервале от -200 до выражается формулой е at + где 6 - термоэдс термоэлектричес кого термометра при температуре раб чего спая, равной tj t - измеряемая температура; а,Ь,с - постоянные коэффициенты уравнения, причем с - отрицательная величина. Термоэдс термоэлектрического тер мометра измеряется в предлагаемом устройстве потенциометричаским мето дом. Схема устройства уравновешивае ся с помощью регулируемой обмотки 3 МКТ 1. Источник постоянного тока 20 вклю чен последовательно с регулируемой обмоткой 3 МКТ 1. К регулируемому источнику питания 7 последовательно подключены первичная регулируемая обмотка 10 МКТ 8, а вторичная обмот ка 12 МКТ 8, образцовый резистор 16 переменный резистор 17 последовател но подключены к регулируемому источ нику питания 14. Нуль-индикаторы 6 и 13 определяют баланс ампер-витков соответственно МКТ 1, 8 и управляют регулируемыми источниками питания соответственно 7 и 14, чтобы обеспечить баланс ; ампер-витков магнитных компараторов тока. Образцовые резисторы 15 и 16, переменный резистор 17, термометр 19 и нуль-индикатор 20 образуют последовательную электрическую цепь. Термоэдс термометра 19 компенсируется алгебраической суммой падений напряжений на резисторах 15 и 16 и переменном резисторе 17. При балансе ампер-витков МКТ 1 справедливее равенство ИЛИ где I - ток источника постоянного тока 21; Wi - количество витков первичных регулируемых обмоток 3 и 10; Wa- количество витков обмотки 5 МКТ 1; Та - выходной ток регулируемого источника питания 7. . Из условия баланса; ампер-витков МКТ 8 записываем уравнение l2Wi l3W3 ,, (3) где Wg количество витков обмотки 12 МКТ 8; Ig - ВЫХОДНОЙ ТОК регулируемого источника питяния 14. Подставив уравнение (2) в уравнение (3) получаем т (4) Выходное компенсирующее напряжение устройсва равно UK + i3i -l2Rie -- feil(5 V™W/o U/n где RN , RH - сопротивление образцовых резисторов соответственно 15 и 16; г - сопротивление участка переменного резистора. Если W(int; , то компенсирующее напряжение Оц равно .1 5«й1ча + J l i43-- l «ill t{6) П(.гг--s- t + W2W3 WsWs Waгде то - коэффициент пропорциональности между количеством витков W, обмотки 3 и измеряемой температурой t; п коэффициент пропорциональности между сопротивлением г участка переменного резистора 17 и измеряемой температурой. При выполнении требований m RMgli b--2ll ll±-/ri wgWa wav/a wj выходное компенсирующее напряжение UH устройства записывается в виде Uh at чявляется необходимым условием получения в предлагаемом устрой