Устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к измерению телшературы электрическими методами а именно к технике измерения температуры с помощью термоэлектрических и терморезисторных, преобразователей Известно устройство для измерения температуры, содержащее термопару и. нуль-орган, являющиеся элементами мостовой схемы, питаемой от источника постоянного тока. Термопара и соединенный параллель но с ней нуль-орган вклйчены в измерительную диагональ моста, двумя смежными плечами которого служит реохорд, движок которого является одной из вершин диагонали питания моста l . Однако указанное устройство не обеспечивает высокой точности измерения температуры из-за недостаточно высокой степени линейности харак теристики преобразования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры, содержащее термопару, измерительный мост с терморезистором, резисторы, источ ник питания и измерительный приборf Недостатком известного устройства является низкая точность измерения температуры, поскольку в нем обеспечивается равенство выходного напряжения линейно зависящему от температуры не более, чем в трех точках, т.е. при трех значениях температуры в пределах рабочего диапазона. На промежутках мезрду этими значениями погрешность ли ейности достигает значительных величин, что снижает точность измерения температуры. цель изобретения - повышение точности измерения температуры за счет снижения погрешности нелинейности характеристики преобразования устррйства. Указанная цель достигается- тем, что в устройство введена дополнительная термопара, соединенная последовательно с выходной диагональю моста и входом термочувствительного делителя напряжения , состоящего из последовательно соединенных терморезистора и двух резисторов, причем параллельно одному из резисторов делителя включены последовательно соединенные основная термопара и измерительный прибор, а в диагональ питания моста последовательно с источником питания включена цепочка из последовательно соединенных постоянного и переменного резисторов. На чертеже показана принципиальная схема устройства для измерения температуры. Устройство содержит основную и дополнительную термопары 1 и 2, измерительный прибор 3, термочувствительны } делитель напряжения, состоящий из терморезистора 4 и резисторов 5 и б с температурными коэффициента ми близкими к нулю. Последовательно с дополнительной термопарой и входом делителя включена выходная диагональ термочувствительного моста, состоящего из терморезистора 7, переменного резистора 8 и резисторов 9 и,- 10. В диагональ питания моста последовательно со- стабилизированным источником 11 питания включена цепочка из последовательно соединенны постоянного и переменного резисторо 12 и 13. Устройство работает следукядим об разом. При изменении температуры рабоче го спая термопары, термо-ЭДС между ее свободными концами является функ цией температуры с монотонно возрас тающей первой производной, т.е. с положительной второй производной в случае, если рабочий диапазон измер ния температуры ограничен значениям температуры t, и t3 для получения линейной зависимости напряжения от температуры к термо-ЭДС. К термопар прибавляется корректирующее напряже ние U(t), значение которого определяется по формуле . - E(t) u,(t) где U(t) - линейно зависящее от тем пературы напряжение. Очевидно, что значение корректирующего напряжения зависят от температуры t, достигая макси1 1ума пример но в середине диапазона, и падая до нуля на границах рабочего диапазона устройства. Для получения корректирующего на пряжения в устройстве использовано разностное напряжение Up, получаемое в результате встречно включенных термо-ЭДС и выходного напряжени термочувствительного моста Ux| (tK.MocT настроен таким образом, что напряжение на его выходной диаго нали равно по абсолютной величине значению термо-ЭДС термопары 2 при температуре t . В начале рабочего диапазона при t мост-уравновешен. Таким образом, разностное напряжение равно Up и (t) - E(t) , где Е(t) - термо-ЭДС термопары 2,рав ная термо-ЭДС термопары 1 Очевидно, что-разностное напряжение равно нулю на границах рабочего диапазона (при to и t) и при этом заведомо больше необходимого корректирующего напряжения U(t) ввиду того, что разностное напряжение Up(t) по лучается в результате вычитания зависимости Е (t) из зависимости U(t), для которой вторая производная отрицательна. Для того, чтобы обеспечить необходимые значение корректирующего на пряжения в двух точках внутри рабочего диапазона, разностное напряжение Up(t) подается на термочувствительный делитель напряжения, рассчитанный таким образом, что его коэффициент деления при произвольно выбранных значения температур t и t2 в пределах рабочего диапазона обеспечивает равенство реального корректирующего напряжения, необходимому корректировочному напряжению, зависимость коэффициента деления Кр от температуры обеспечивается наличием в резистивном делителе напряжения терморезистора 4. Погрешность линейности равна нулю при четырех значениях температуры - t,, t , t, tg, благодаря чему может быть существенно расширен диапазон измеряемой температуры и одновременно повышена точность измерения за счет повышения степени линейности характеристики преобразования. С целью учета погрешностей, обусловленных отклонением реальных градуировочных характеристик термопары от номинальных, в диагонали питания термочувствительного моста предусмотрена цепочка из последовательно соединенных постоянного и переменного резисторов, дающая возможность плавной регулировки чувствительного моста с учетом поправок к стандартной градуировочной характеристике термоэлектрического преобразователя по результат.ам его последней поверки. Предлагаемое устройство может быть использовано при проведении температурных измерений в производственных условиях и технологических процессах термообработки изделий. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее термопару, измерительный мост с терморезистором, резисторы, источник питания и измерительный прибор, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры за счет снижения погрешности нелинейности характеристики преобразования устройства, в него введена дополнительная термопара соединенная последовательно с выходной диагональю моста

И входом термочувствительного делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных термореэисторов и двух резисторов, причем параллельно одному из резисторов делителя включены последовательно соединенные основная термопара и измерительный прибор, а в диагональ питания моста последовательно с источником питания включена цепочка из последовательно соединенных постоянного и переменного резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №316945, кл. G 01 К 7/02, 1970. . 2. Авторское свидетельство СССР 352287, кл. G 01 К 7/02, 1971 (прототип) .