Устройство для измерения отношенияРАзНОСТЕй ТЕМпЕРАТуР Советский патент 1981 года по МПК G01K7/16 

1

Изобретение огноснгся к температур- ч ным измерениям и предназначено для гочното измерения отношения разностей температур.

Известно устройство для измерения отношения разностей температур, содержащее четьфе трансформатора Т(жа, первичную обмотки которых подключены к источнику питания, ко вторичным обмоткам трансформаторов подключены термометры сопротивления, потенциальные выводы которых соединены между собой последовательно и через два нуль-индикатора подсоединены к цепи компенсации, содержащей два компенсационных ресжорда и вcпo oгaтeльныe резисторы tlj.

Недостатки устройства - низкая точность измерения, вызванная.погреин ютями трансформаторов тока, нуль-индикаторов, низкая надежность из-за наличия двух реохордов с подвижными контактами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устрсЛ- ство для измерения температуры, котсзрое

может быть использовано для измерения отношения разностей температур, содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тсжа два термометра сопротивления, потенциальные выводы которых через четьфе ключа и дв резистс а соединены со входом усилителя перемеиного тока, выход которото соединен с последовательно включенными демодулятором, усилителем и резистором нагрузки, генератор, выход которого соединен с уоравляющимн входами ключей и демодулятором .2.

Недостатком устрсхбства является низкая точность измерения отношения разностей температур, так как при этмд требуется проводить измерения температуры в четырех точках, а затем производить математические вьписления.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в -устройство дополнительно введены два последовательно соединенных термометра сопротивления, включенньк между резистором нагрузки и земляной шиной устройства, четьфе ключа и два резистора, причем аотенциальные выводы дополнительных термометров через дополнитель ные КЛЮЧИ и резисторы соединены со входом усилителя переменного тока, а управляющие входы дополнительных ключей соединены с вькодом генератора. На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения отношения разностей температур. Устройство содержит термометры 1 и 2 сопротивления, дополнительные термометры 3 и 4 сопротивления, стабилизатор 5 тока, ключи 6-9, дополнительные ключи 10 - 13, генератор 14 прямоугольных импульсов, резисторы 15 и 16 сумматора, дополнительные резисторы 17 и 18, усилитель 19 переменного тока, демодулятор 2О, усилитель 21 постоянного тока, резистор 22 нагрузки., Последовательно соединенные термометры 1 и 2 сопротивления подключены к стабилизатору 5 тока, а цепочка из дополнительных последовательно соединенньк термометров 3 и 4 включена между резистором нагрузки и земляной шиной устройства. Потенциальные выводы термомет ров 1 и 2 соединены со входами ключей 6-9, а потенциальные вьшоды термомег- ров 3 и 4 подключены ко входам дополнительньк включей 10-13, Выходы попарно соединенных Ключей 6 и 7, 8 и 9, Ю и 11, 12 и 13 подключены к резисторам 15-18 сумматора, общая точка соединения которых через усилитель 19, демодулятор 2О и усилитель 21 постоянного тока по хключены к peзиcтqэy 22 на грузки, последовательно с которым включены термометры 3 и 4. Один выход генератора 14 подключен к входам управления ключей ,11 и 12 а другой выход генератсра соединен со входами управления четырех ключей 7, 8, Ю и 13. Третий выход генератора подключен ко входу управления демодулятора 20. Устройство работает следующим образом, Через термометры 1 и 2 протекает ток IQ стабилизатора 5 н создает не них падение напряжения соответственно .U-( и Ua . Напряжение с потенциальных зажимов термометров 1 и 2 поступает на входы ключей 6-9„ При этом на вхо ключа 6 подается напряжение f , ключа 7 - U-,, ключа В - Ug , ключа 9 U( . Через термометры 3 и 4 протекает 6 S4 выходной ток устройства I. На входы ключей 10-13 с потенциальных зажимов термометров 3 и 4 подаются соответственно напряжения UIQ- Uii . В первый полупериод управляющего напряжения генератора 14 замыкаются ключи 6, 9, 11 и 12 на выходе сумматора, образованного резисторами 15-18. В соединения этих резисторов при услоВИИ равенства величин сопротивлений резисторов 15-18 образуется прямоугольный импульс напряжения, амплитуда которого равна: Ua -Ua Uii Un/f ..(i; Во второй полупериод включаются ключи 7,8,10 и 13, а ключи 6,9,1 к 12 размыкаются. Амплитуда импульса выходного напряжения в этом случае равна: V 7 Ug U Oi-UO Переменная составляющая вьисодного напряжения сумматора, поступающая на вход усилителя 19 будет равна разности амплитуд прямоугольных импульсов, т.е. flU UHi-,-Un,i jLiolT i-R7))l, где R,, PJ, РЗ, - соответственно величины сопротивлеНИИ термометров 1,2,3 и 4. Переменное напряжение ли усиливается усилителем 19, преобразуется в постоянное напряжение в демодулятсре 2О и затем усиливается усилотелем 21. Выхо/щой ток I усилителя 21, который является выходным параметром устройства, протекает по резистору нагрузки 22 и термометрам 3 и 4. Статическая система, состоящая из усилителей 19 и 21 и демодулятора 20, с точностью до ошибки статизма устанавливает выходной ток I такой величины, чтобы ди на выходе усилителя 19 было равно нулю. В этом случае выходной ток I равен величине 1«1 - AR-i-ORu Ti-Tz l - lQ. .IO Ri- Ri,ЛR -ДR Tj-T, где Ri R -сопротивление термометров при начальном значении измеряемой температуры; ОС температурный коэффициент сопротивления термометров Ti - измеряемая температура н термометра ( ,2,3,4). Из выражения (4) видно, что выходной ток устройства 1 пропорционален отношению разностей измеряемых температур н не зависит от сопротивления линий связи. В установившемся режиме ли на выхо де усилителя 19 близко к нулю, а выходной ток (или ток обратной связи) создает на термометрах 3 и 4 падения напряжения так, чтобы выполнялось условие (4). При резком изменении отношения разности температур на входе усилителя 19 появляется сигнал разбаланса AU, который, усиливаясь, вызьш:ает соответствующее изменение тсяса обратной связи I,. и устройство вновь приходит в установившееся состояние. Выходное напряжение устройства с резистора 22 нагрузки подается на вход регистратора. Погрешность устройства определяется соотношением величин сопротивлений ISIS сумматора и термометров и уменьшается с его увеличением. Точность работы устройства определяется точностьюг резаоторов 15-18. Применение предлагаемого устрсЛства обеспечивает высокую точность измерения Отношения разностей температур благодаря применению компенсационного метода измерения; строго линейную зависимость вькодного тока от отношения разностей температур; отсутствие влияния изменения сопротивления линии свази на точность измерения; отсутствие влияния дрейфа напряжения усилителей на точность измерения. . Предлагаемое устройство может бьпгь использовано для работы с различнымв датчиками сопротивления неэлектрических величин, а также для точного измерения: приращения сопротивления, например R 7S6 (для этого необходимо, чтобы R, Rj и R не изменяли своих значений в процессе измерения); величины обратно пропорциональной приращению сопротивления, например Яз Р постоянных значениях величин сопротивлений R, R, отношений сопротивлений, например R / Pjr при , . Формула изобретения Устройство для измерения отношения разностей температур, содержащее послеДовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока два термометра сопротивлений, потенциальные вьшоды которых через четыре ключа и два резистора соединены со входом усилителя переменнсго тсжа, выход которого соединен с последовательно влюченными демодулятором, усилителем и резистором нагрузки, генератор, выход которого соединен с управляющими входами ключей и демодулятором, отличающееся тем, что,с целью повышення точности измерения, в него дополнительно введены два последовательно соединенных термометра сопротивления, включенных между резистором нагрузки и земпяноА шиной устройства, четыре ключа и два резистора, причем потенциальные выводы дополнительных термометров дополнительные ключи и резисторы соединены со входом усилителя переменного тсжа, а управляющие входы дополнительных ключей соединены с вькодом генератора. Источники информации, принятые во ввимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 4О2761, кл. Q 01 К 7/16, 12.О7.71. 2,Авторское свидетельство СССР по заявке N 2535511/18-1О, кл. Q 01 К 7/1О, 21.1О.77 (прототип).