Устройство для измерения разности температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности для определения разности температуры, например в тешгосчетчиках, используемых для подсчета тепловой энергии жидкого теплоносителя. Известно устройство для измерения разности температур, содержащее мостовую схему, в смежные плечи которой включены термометры сопротивлений, а в измерительную диагональ моста включен усилитель с отрицательной обрат ной связью. Для устранения нелинейности выходной характеристики мостовой схемы используется дополнительный термометр сопротивления, включенный либо параллельно питающей диагонали моста, либо в цепь обратной связи усилителя 1. Существенным недостатком этого устройства является то, что оно требует установки дополнительного датчика температуры, что усложняет схему измерения и ее настройку. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению явля ется устройство, содержащее первый и второй датчики температуры, выполненные в виде термометров сопротивления, включенные в смежные плечи моста, дополнительные резисторы моста и усилитель с отрицательной обратной связью 2. Однако наличие в известном устройстве до полнительных резксторов мостовой схемы вызывает дополнительную погрешность измерения при изменении внещних условий. Кроме того, зависимость выходного сигнала от разности температур в достаточно щироком динамическом диапазоне получается нелинейной. Цель изобретения - повыщение точности и расщирение диапазона измеряемых температур. Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения разности температур, содержащее первый и второй датчики температуры, выполненные в виде термометров сопротивления, усилитель с отрицательной обратной связью, введены источник стабилизированного постоянного тока, второй усилитель блок вычитания, согласующие резисторы и резисторы обратной связи, причем источник тока, первый и второй термометры сопротив- .

385

ления соединены последовательно, вход первого, усилителя через согласующий резистор соединен с точкой соединения источника тока и второго термометра сопротивления, вход второго усилителя через согласующий резистор соединен с общей точкой первого и второго термометров сопротивления, выход первого и выход второго усилителей через согласующие резисторы соединены соответствен- , но с неинвентиругощим и инвентирующим

входами блока вычитания, причем сопротивления согласующих резисторов и резисторов обратной связи выбраны из соотНощения коэффициента передачи по инвертирующему и неинвертирующему каналам 1:2.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения разности температур содержит источник 1 тока, термометры 2 и 3 сопротивления, соединенные последовательно, операционные усилители 4 и 5, блок 6 вычитания, согласующие резисторы 7-10 и резисторы Jl-16 обратной связи.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Падения напряжений, выделяющиеся на термометрах 2 и 3 сопротивления при протекании тока от источника 1 поступают на неинвертирующие входы операционных усилителей 4 и 5, охваченных отрицательной обратной связью через резисторы И и 12.

Выходные напряжения усилителей 4 и 5 определяются выражениями ()K4, Uj - I 1.5 , где 3 - ток источника 1 тока; Ч VI Ra сопротивления термометров 2 и 3 сопротивления соответственно; К мКс- коэффициент передачи операционны усилителей 4 и 5 соответствершо. Коэффициенты передачи операционных уси лителей 4 и 5 определяются выражениями V ilJLL ll. .R 45 - 14 + где сопротивления резисторов II - 15 соответственно. Подставив значения коэффициентов переда чи в формулы (I) и (2) получаем U.I(R3-.R.).- (5) 15 Rl --Ri-t .

Коэффициенты передачи вычитающего устройства 6 по Kg прямому К и инверсному ч каналам определяются соотношениями

1Ь

(7) (8)

гдеЯд Я д Я э иRjj conpoTHBneHHH соответственно резисторов 9, 10, 13 и 16.

Напряжение на выходе блока 6 вычитания определяется соотношением

...

45

,,, 1оСЯ,) f. ЬзЙ141Мто.

) K,I()-KaIRaСО)

V )(),

) к.

М9

W - Ri3(Ri4- R-ч)

C-l-i)

R, R4 В связи с тем, что коэффициенты Kj и К2 независимы между собой, всегда имеется возможность выбрать значения сопротивлений резисторов таким образом, чтобы выполнялось условие Кг 2к1. При этом формулу (9) можно переписать в виде Ug-k.,TK.K IH5-2K n i-K,I(.)(3) т.е. получаем линейную зависимость выходного сигнала от разности температур. Погрещность измерения температуры по предлагаемой схеме не превышает 0,1% в диапазоне измеряемых температур от 20 до 150°С. Изменяя коэффициенты передачи операционных усилителей можно вводить коррекцию характеристики преобразования входных сигналов, необходимую для учета факторов, влияющих на погрешность измерения.