Устройство для компенсации влияния изменения температуры свободных концов термопары Советский патент 1982 года по МПК G01K7/13 

Изобретение относ1ггся к области термометраи. Известно устройство для компенсации влияния изменения температуры свободны концов термопары, содержащее термочувств1ггельный мост со стабилизированным источником питания-СИ: Однако известное устройство не облацает требуемой точностью измерения изза погрешности обуслосшенной различием з висимостей компенсирующего нагфяжения и термо-ЭДС термопары от температуры, 1фичем эта погрешность увеличивается с расщирением диапазона изменения температуры свободных концов термопары. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для компенсации вли ния изменения температуры свободных концов термопары, содержащее термочувствительные мосты, в диагональ питания каждого из которых последовательно со стабилизированным источником питания включена цепочка, состоящая из за- шукгированных резистором последоват ль но соединенных постоянного и переменного резисторов, а также термопару, подключенную к измерительному прибору 2jОднако и это устройство не обладает требуемой точностью измерения из-за погрешности, вызванной тем, что вторая производная по температуре зависимости выходного напряжения от температуры отрицательна. Цель изобретения - повьщ1ение точности измерения. В устройство введена цепочка из последовательно соединенных резисторов, включенная параллельно термопаре и измерительному щзибс у, при этом параллельно каждому из резисторов подключены последовательно соединенные выходная диагональ т мочувствительного моста и введенные в устройство диод и резистф. На фиг. 1 изображена 1финципиальная электрическая схема; на фиг. 2 - графики зависимости выходного напряжения (U ) и остаточной погрешности устройства от температуры. Устройство содержит терм6чувствитель ные мосты 1 и 2, резистор 3, диод 4 , резистор 5f включенный параллельно диод термометр 6 сопротивления термочувствительного моста, переменный резистор .7 моста, манганиновые термочувствитель ные резисторы8-12 моста, стабилизированный источник 13 питания моста, терм пары 14, измерительный грибор 15. Устройство работает следующим образом. При изменении температуры свободных концов термопары на резисторе 3-1, вкл ченном в цепь первого термочувствитсчьного моста, возникает.напряжение U , отличающееся от значения термо-ЭДС термопары при данной температуре на ; величину погрешности &U , которая при температуре выше t -, , при которой обеспечивается полная компенсация по- грешности первым мостом, имеет отрит цательные, а при температуре ниже -fc положительные значения и монотонно возрастает по абсолютиой величине с ростом температуры (график uU(t) на фиг. 2). При увеличении погрешности Д U до некоторого заранее заданного значения и1аксимально допустимой погрешности некотором значеиии температуры Ь 1ФИХОДИТ в равновесие второй термочувствительный мост. С дальнейшим ростом температуры иапряжение на его выходной диагонали и, соответственно, на резисторе второго моста 3-2 поменяет знак, откроется диод второго моста 4-2, и на резисторе 3-2 появляется падение напряжения iJ Q {график OQ W на фиг. 2) Таким образом, отрицательные ветви характеристик зависимостей выходного нащэяжения термочувствительных мостов от температуры отсекаются диодами 4, которые открываются при переходе температуры через точку равновесия каждого моста. Положительная ветвь характеристики зависимости ()n(ij суммируется с характ истикой зависимости Oj(k) благодаря чему х актеристика зависимости выходного напряжения устройства от температуры (J(-fc) U(.) ) снова .приближается к градуировочной характеристике термопары E(i), пересекая ее еще в двух точках. При достижении значения погрешности Д UAQrt с дальнейшим возрастанием температуры свободн1 1Х. концов термопары (вьш1е t-j) меняется знак напряжения на выходной диагонали третьего термочувствительного моста, открывается диод и третьего мосуа, и на1ф51жение на реаистсфе 3, включенном в цепь выходной диагонали третьего моста (график O-jU) в фиг. 2)- прибавляется к вьгходному на1ф$1жению устройства Ult))4 ) + Ui,(tx При необходимости расширения рабочего диапазона устройства в сторону более высоких температур в схему включается необходимое число элементов; значение остаточной погрешности компенсации определяется количеством элементов в цепочке, а также рациональным выбором значений температуры равновесия второго и последующих термочувствительных мостов и степенью нелинейности их зависимостей выходного напряжения от температуры. Преимуществом предлагаемого устройства является широкий диапазон рабочих температур и, вместе с тем, высокая точность, которая может быть заранее задана и обеспечена во всем диапазоне путем оптималь{(ого выбора значений температуры равновесия и температурной чувствительности мостов, а также весьма равномерное распределение остаточной погрешности от неполной компенсации по рабочему диапазону изменения температуры. Важным преимуществом устройства является также возможность компенсации погрешности, обусловленной технологическим разбросом градуировочных характеристик термопар в области низких температур. Для коррекции названной погрешности настройка устройства осуществляется по резулЛатам поверки термопары, с учетом паспортных поправок к ее стандартной градуировочной характеристике. Настройка устройства осуществляется последовательной установкой значений температуры равновесия термочувствительных мостов при помснци резисторов 7 и регулировочной температурной чувствительности мостов с помощью переменных резисторов 12. Применение 15)едлагаемого устройства в различных областях громышленности позволит увеличить 1ц оцент выхода годных изделий за счет повьш1ения точности температурного контроля, а также повысить качественные характеристики изделий, что обеспечит значительный технико-экономический эффект. формула изобретения Устррйство для компенсации влияния изменения температуры свободных концов термопары, сод жашее термочувств тельные мосты, в диагональ питания каждого из которых последовательно со стабилизированным источником питания включена цепочка, состоящая из зашунТ1фованных резистором последовательно соедннедшых постояннмо и переменного резисторов, а также термоп у, подключенную к измерительному прибору, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устрой ство введена цепочка из последовательн соединенных резисторов, включенная параллельно термопаре и измерительному прибору, этом параллельно каждому вз реэист( подключены последовательно соединенные выходная диаг(жаль термо чувствительнетч) моста в введенные в устройство диод и резистор. Источники информации, 1финятые во внимание при 3KcifepTH3e t. Авторское свидетельство СССР № 345369, кл. Q 01 К 7/О2, 197О. 2. Автсчхгкое свидетельство СССР № 675319, кл. Q О1 К 7/12, 04.04.77 (ч)ототип).

%1.У