Шумовой термометр Советский патент 1981 года по МПК G01K7/30 

(54) ШУМОВОЙ ТЕРМОМЕТР t . Изобретение относится к темпера.- турным измерениям, а именно к шумовой термометрии. Известен шумовой термометр, содержащий датчик температуры -.резистор, усилители, детекторы, фильтры, переключатель . В этом термометре для Получения непосредственной оценки измеряемой температуры напряжение- шума усиливается в двух каналах, детектируется, а затем перемножается IH. Для данного термометра характерна недостаточно высокая точность измерения температуры. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является шумовой термометр, содержащий измерительный и опорный.зашунтированный конденсатором резисторы, подключенные черкез коммутатор ко входу широкополосного усилителя, выход которого соединен со входами высокочастотного и низкочасто ного измерительных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные полойовой фильтр, детектор, фильтр- низких частот и регистратор Г23-. Недостатком этого шумового термометра является :низкая точность измерения температуры, обусловленная влиянием погрешности выравнивания уровней сигналов на выходе низкочастотного измерительного канала на точность выравнивания уровней сигналов на выходе высокочастотного канала в процессе измерения температуры. Цель изобретения - повышение точности измерения температуры. Поставленная цель достигается тем, что в шумовой термометр введены делитель и схема вычитания, входы которой соединены с выходами фильтров низкой частоты, а выход - с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом фильтра низкЫ частоты и регистратором низкочастотного измерительного канала, а выход подключен к регистратору высокочастотного измерительного канала. На чертеже показана структурная схема шумового термометра. Шумовой термометр.содержит измерительный резистор 1, зашунтированный паразитной емкостью 2, опорный резисторЗ , ..зашунтированныЙ конденсатором 4,коммутатор Ь, широкополосный усилитель 6, выход которого соединен с высокочастотным (ВЧ)и низкочастотным (НЧ) измерительными каналами. ВЧ измерительный канал включает полосовой фильтр 7, детектор 8, фильтр низких частот 9) схему вычитания 10, делител 11 И регистратор 12, НЧ измерительный канал включает полосовой фильтр 13, детектор 14, фильтр низких частот 15 и регистратор 16. Шумовой термометр работает следую щим образом. Резисторы 1 и 3 с помощью коммута тора 5 поочередно подключаются к усил телю 6. При этом шумовой сигнал, воз никающий на резисторах 1 и 3, поочередно усиливается. Затем он подает ся на полосовые фильтры 7 и 13, наст роенные соответственно на область высоких частот ии У 1/RC и область низких частот uJ 1/RC, где со круговая частота; В. - сопротивление р.езистора 1 ; С - величина емкости 2. После фильтрации шзпмовые сигналы детектирзпотся детекторами 8 и 14 и про пускаются через фильтры низких частот 9 и 15, Уровни шзп овьпс сигналов фиксируются регистраторами 12 и 16. В ВЧ измерительном канале сигнал Ug после фильтра низких частот 9 подает ся на схему вычитания 10, где он вычи тается из сигнала ц . С выхода схемы вычитания разностньй сигнал поступает на делитель, где он делится на сигнал U .Так как сигнал Ug, равен сигналу 0 У, где О -коэффициен учитьшающий шунтирующее влияние емкости на высокой частоте, то сигнал- на выходе делителя определяется выражением - п Uftxf-( . тт При измерении температуры первоначально при подключении опорного HQ и измерительного S резисторов регулировкой RQ выравнивают уровни сигналов на выходе НЧ измерительного канала, которые соответственно равны .J5o Kt«0-Co)(ToRou ; ,C).4kTR.i, где К - коэффициент передачи тракта усиления шумового термометра, зависящий при точных измерениях от произведения Н-С или SQ-CQ; k. - постоянная Больцмана; Л - полоса пропускания НЧ канала;ТдмТ - соответственно температуры эталонного и измерительного резисторов, Затем, чтобы обеспечить выполне- . ние условияК(С1-С)г K(CO-CO) , регулировкой Cjj выравнивают уровни сигналов (Jx на выходе ВЧ при подключении опорного и измерительного резисторов (); () . Перечисленные операции повторяют, пока не будут одновременно вьшолнять- , ся равенства :i ицу г а также Кддг а следовательно, и t(Ro-Co) 4CR-c). После выравнивания сигналов на выходе ВЧ и НЧ измерительных каналов вычислЛот искомую температуру, которая определяется выражением ( В предлагаемом шумовом термометре по сравнению с известным повышается точность измерения температуры, так как устранена погрешность выравнивания сигналов на выходе ВЧ канала,воз-, никающая за счет неточного вьгравнивания сигналов на выходе НЧ канала. Формула изобретения Шумовой термометр, содержащий измерительньй резистор и опор.ный резистор, зашунтированный конденсатором, ерез коммутатор ко входу широкополосого усилителя, выход которого соеинен со входами высокочастотного и изкочастотного измерительных каналов, аждый из которых содержит последоваельно соединенные полосовой фильтр, етектор, фильтр низких частот и реистратор , отличающийся ем, что, с целью повышения точности змерения температуры, в него введены делитель и схема вычитания,входы которой соединены с выходами фильтрбв низкой частоты, а выход - с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом фильтра низкой частоты и регистратором низкочастотного измерительного канала, а выход подключен к регистратору высокочастотного измерительного канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 475516, кл. q 01 К 7/30, 1973.

2; Picltup С.Р. High Resulution Noise Thermometer for the Temperature Range K. - Metrologia, 1975, V. 11, N4, p. 15ЫЬ9.

10

12

11

f3

n

15

Ж

16