Устройство для измерения разности температур Советский патент 1980 года по МПК G01K7/16 

.- 1. Изобретение относится к области термометрии и может быть использова- но при точном измерении разности тем ператур с использованием в качестве датчиков терморезистивных термометро известно устройство для измерения разности температур, представляющее собой неравновесный четырехплечный мост, в смежные плечи которого включенл термометры сопротивления, причем выходное напряжение, снимаемое с измерительной диагонали пропорционально разности измеряемых температур 1. Недостатком такого устройства является влияние .сопротивления линии связи на точность измерения разности температур. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство дл измерения разности температур, содержащее два последовательно соединенных термометра сопротивления. Под ключенных к стабилизатору, две пары ключей, выходы которых через резисто ры подключены к усилителю переменного тока, демодулятор, усилитель постоянного тока, последовательно соеиненные резистор обратной связи и масштабный резистор, подключенные к выходу усилителя постоянного тока и генератор 2. Недостатке такого устройства является низкая точность измерения, которая обусловлена разбросом номиналов сопротивлений схемы вычитаю,щего усилителя и наличием коэЛфициента ослабления синфазной составляющей используемого в устройстве диЛференциального усилителя. Целью изобретения является повышение точности измерения разности температур. Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство дополнительно введена пара ключей, выходы которых через резистор подсоединены к входу усилителя переменного тока, причем вход одного ключа соединен с схемой, а вход второго ключа подключен к средней точке соединения масштабного резистора и резистора обратной связи. На чертеже представлена .блок-схема устройства для измерения разности температур, которое содержит термометры сопротивления 1, 2, стабилизатор тока 3 , первую пару ключей 4, 5, втору) пару ключей 6, 7, третью пару ключей 8, 9, генератор 10, резис торы 11, 12, 13, усилитель перемен;ного тока 14, демодулятор 15, усили тель постояннрго тока 16, масштабный резистор 17 и резистор обратной связи 18. Два термометра сопротивления 1 и 2, помещенных в среды, разность температур которых необходимо измерить подключены четырехПрЬводной линией связи последовательно, к выводам ста билизатора тока 3, -нижний вывод кото рого заз емлен. Выходы Первой пары ключей 4 и 5, второй пары б и 7 и третьей пары ключей 8 if 9 соот ветственно через резисторы 11, 12 и 13 подключены к входу усилителя пере менного тока 14, выход которого через демодулятор 14, усилитель постоя ного тока 16 соединен с выходом устройства и последовательной цепочкой Состоячдей из последовательно соединенных масштабного резистора 17 и ре зистора обратной связи 18. Входы первой парЁз ключей 4 и 5 подключены к потенциальным выходам термометра 1, входы второй пары б и 7 соединены с потенциальными выводами термометра 2, а входы третьей пары ключей 8 и 9 подключены соответствённо к общей шине и обшей точке резисторов 17 и 18. Противофазные выходы генератора 10 подсоединены соответственно на входы управления ключей 4, 7, 8 и 5, 6, 9. Один из выходов генератора 10 соединен с входом управления демодулятором. Устройство работает следующим образом. Ток JQ стабилизатора тока 3, протекая через термометры 1 и 2, создает относительно общей шины на их потенциальных выводах падение нап ряжения, при этом в один из полупе риодов выходного напряжения генератора 10 включаются ключи 4, 7 и 8 и на входы резисторов 11, 12 и 13 подаются соответственно напряжения и, и и О, где и и U-y - падения напряжений, подаваемые на входы ключей 4, 7 и 8. На выходе сумматора, образованного равными резисторами 11, 12 и 13 (для достаточно большого входного сопротивления усилителя 14) образуется напряжение прямоугольной формы с амплитудой и.. : И) Во второй полупериод включаются ключи 5, 6 и 9 амплитуда выходного напряжения на выходерезисторов 11, 12 и 13 будет равна: - На вход усилителя переменного то 14 поступает переменная составляюща напряжения, амплитуда которого лИ равна , При подстановке в (з) выражений 1 ) и 121 получим ли- )-Uo.g ли - :-2i где - напряжение обратной связи, снимаемое с резистора 18. Переменное напряжение All усиливается усилителем 14, преобразуется демодулятором 15 в постоянное напряжение и, усиливаясь усилителем 16, поступает с одной стороны на выход устройства, а с другой стороны на вход узла обратной связи, состоящего из резисторов 17 и 18. На выходе резистора 18 вырабатывается такое напряжение, чтобы переменное напряжение ли на входе было равно нулю (с погрешностью статизма системы). Тогда из (4) следует. Что /JoC-3o(4-ej) . В ЭТОМ случае, если .,i., .j-A,Ro,R,j R joUo j3oRo(Vt,), (6) где Rp, Rjj2 - сопротивления термометров 1 и 2 при начальной температуре; температурные коэффициенты сопротивления термометров 1 и 2, t2. - измеряемые температуры. Из (6) следует что, выходное напряжение устройства, а следовательно точность измерения, не зависит от йзМерения сопротивлений линии связи Сл/г, и при. этом выходное напряжение прямо пропорционально измеряемой разности.температур. Устройство для измерения разности температур позволяет повысить точность измерения за счет отсутствия влияния изменения сопротивлений линий связи на точность измерения разности температур; исключения влияния дрейфа напряжения усилителей на точность измерения и благодаря использованию автокомпенсационной схемы высокую чувствительность. Точность работы устройства определяется стабильностью характеристики стабилизатора тока и, остаточными . параметрами бесконтактных ключей и взаимньгм разбросом резисторов, образующих сумматор. Испытание опытного образца уЬтройства, выполненного на бесконтактных ключах типа 1КТ 902 резисторах типа МРХ с погрешностью 0,05% показали, что оно обеспечивает точность измерения разности температур в диапазоне ИО-С с относительной погрешностью 6,1%.

Формула изобретения

Устройство для .измерения разности температур, содержащее два последовательно соединенных термометра сопротивления, подключенных к стабилизатору тока, две пары , выходы которых через резисторы пoдкJlючeны к усилителю переменного тока дёмЬдулятор, усилитель постоянного тока, последовательнасоединенные резистор обратной связи и (сштабный резистор подключенные к выходу усилителя постоянного тока и Генератор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введена пара ключей.

выходы которых через резистор подсоединены к входу усилителя переменйого тока, причём вход .одногр сс5единен. с общей шиной, а вход второго ключа подключён к средней точке соединения масштабного резистора и резистора обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Самсонов Г. В. и др, Датчики для измерения температуры в промышленности. Киев, Наукова думка, 1972, с. 204.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2535511/18-10,

кл. G 01 К 7/16, 21.10.77 прототип