Способ градуировки термометра сопротивления Советский патент 1981 года по МПК G01K15/00 

t

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к измерению температур с использованием шумов теплового возбуждения резисторов и проводников.

Известен способ градуировки термометров сопротивления, состоящий в измерении сопротивления термометра и температуры среды, в которой размещен термометр, при зтом температура среды измеряется образцовым термометром 1.

, Однако известный способ имеет невысокую точность градуировки, обусловленную неравномерностью температурного поля среды, в которой размещены градуируемый и образцовый термометры.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ градуировки высокоомного термометра сопротивления, состоящий в измерении его сопротивления и определения по уровню теплового шума температуры среды, в которую помещен термометр (2.

Одшако известный способ имеет недостаточную точность градуировки, вследствие пр9ведення измерения в условиях аддитивных помех.

Цель изобретения - повышерше точности градуировки в условиях непериодических аддитивных помех.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют уровень положительных и отрицательных полувслн теплового шума, генер1фуемых сопротивлением градуируемото термометра, сравнивают их, и по уровням поло7«эттельных и отрицательных полуволн в моменты их статистического равенства, определяют температуру среды.

При отсутствии помех градуировку осуществляют по уровню теплового шума О определяемого известной формулой Найквиста

lQ -4KTRB.

где К - постоялая Больцмаиа;

В - исследуемая полоса частот. Абсолютная температура градуируемого термометра при этом равна

Q ,

Т

4KRB(2) В условиях воздействия аддитивных помех Q , которые чаще всего носят импульсный характер, градуировка осуществляется по суммарному игумовому ригналу Ug Ug-4KTRB -Ur,. При этом градуируемому термометру приписывается завышенное значение температуры Tg е 4KRB Если напряжение аддитивной помехи присутствует в п замерах и отсутствует в т, а всего произведено N замеров, то температура Tj,, приписываемая градуируемому термометру «J равна Слагаемое Т вносит погрешность в результат градуировки. На фиг. 1 показан график напряжения тепл вого шума t) Ct) в условиях отсутствия и при воздействии аддитивных (импульсных) помех; на фиг. 2 - график положительных полуволн теплового щума тех же условиях; на фиг, 3 - график отрицательных полуволн теплового шума ij в тех же условиях; на фиг. 4 - устройство, реализующее предлагаемый способ. Градуируемый термометр погружают в ереду с неизвестной постоянной температурой Т. Измеряют его активное сопротивление R. Затем измеряют уровень положительных U 4- и отрицательных 0 полуволн теплового шума, генерируемого активным сопротивлением граду ируемого термометра. оЭту операцию выполняют одновременно с помощью двух шумовых термометров с однополупериодным детектированием щумового сигнала. Затем сравнивают зарегистрированные значения 0 U В моменты статистического равенства величин U (фиг. 1-3, участок 1), щумовой сигнал представляет собой нормальный случайных процесс т.е. тепловой шум. В таком случае по суммарному воздействию U-i- и Q определяют уровень теплового щума U и далее, по значениям и и К рассчитывают температуру среды Т и строят градуировочную кривую Э. 7 Если и - и,это свидетельствует о несимметричности шумового сигнала, т.е. о наличии аддитивной (импульсной) помехи uyj (участки 2 и 3 на фиг. 1-3). Замеры, в которых и статистически не равно U ., исключаются из результата градуировки. Устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг. 4), содержит шумовые термометры 1 и 2, подключенные к градуируемому термо метру сопротивления 3, который погружен в резу с неизвестной постоянной температурой . Шумовой термометр 1 содержит последоваельно соединенные усилитель 4, однополуперидный квадратичный детектор 5, интегратор 6 регистратор 7, Шумовой термометр 2 содерит последовательно соединенные усилитель 8, днополупериодный квадратичный детектор 9, нтегратор 10 и регистратор 11. Входы усилиелей 4 и 8 подсоединены к градуируемому ермометру 3. Устройство работает следующим образом. Напряжение теплового щума U(-fe) (фиг. 1), генерируемое активным сопротивление градуируемого термометра 3, подается на усилители 4 и 8 и усиливается до необходимого для детектирования уровня. Затем оно детектируется детекторами 5 и 9, причем детектор 5 детектирует положительные полуволны усиленного теплового шума, а детектор 9 - отриштельные. Далее полученные сигналы усредняются интеграторами 6 и 10 и регистрируются регистраторами 7 и 11. На выходе регистратора 7 формируется сигнал, соответствующий уровню положительных полуволн теплового шума и 4 (фиг. 2). На выходе регистратора 11 формируется сигнал, соответствующий уровню отрицательных полуволн теплового шума 0 (фиг. 3). Градуировка термометра 3 осуществляется в моменты, когда величины О 4- и О статистически равны друг другу. Т. е. должно . выполняться условие НЩ)., | Ш 2. 0(t) где t - время одного замера температуры. Если это неравенство справедливо, то по суммарному значению О. и О . определяют О и далее, как в известном способе, по формуле (2) рассчитывают температуру среды Т и строят градуировочную кривую R (Т). Если неравенство (6) не выполняется, даннь1Й замер температуры исключается из результата градуировки, так как на нем отразилось влияние аддитивной (импульсной) помехи. Предлагаемое изобретение позволяем исключить из результата градуировки замерМ температуры Т, выполненные в условиях воздействия непериодических аддитивных помех, а зто повышает точность градуировки в описанных условиях, которые характерны для большинства, промышленных объектов. Формула изобретения Способ градуировки термометра сопротивления путем измерения его сопротивления и определения по уровню теплового щума температуры среды, в к.1-орую помещен термометр.

отличающийся тем, что, с цельк повышения точности градуировки в условиях непериодических аддитивных помех, измеряют уровень положительных и отрицательных полуволн теплового шума, генерируемых сопротивлением градуируемого термометра, сравнивают их, и по уровням положительных и отрицатель ных полуволн в моменты их оптического ра венства определяют температуру среды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 168496, кл. G 01 К 15/00, 1962,

2.Авторское свидетельство СССР N 195161, кл. G 01 К 7/30, 1966 (прототип).

Фиг. 2

Фиг.З Фиг.1

Kl

uzd)

/;

-9fcП