Шумовой термометр Советский патент 1982 года по МПК G01K7/30 

Изобретение относится к измере- нию температур и может быть использовано в устройствах автоматичееясого контроля и регулирования температур тепловых объектов в технике эксперимента, промышленности и

д- ,, . ,:. ...

Известен шумовой термометр, содержащий датчик, усилитель теплового шума, квадратичный детектор, фильфр и регистрирующий прибор 1.

Недостатками термометра являются невысокая точность измерения и помехозащищенность .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению явл рется шумовой термометр, содержащий датчик температуры, выполненный в- виде резистора, подключенный к вхолу широкополосного усилителя, операционный усилитель., с резистором в цепи обратной связи, выход которого соединен с регистратором, а вход соединен с вторым резистором идентичным датчику температуры.и находящимся с ним в тепловом контакте {.2.

Недостатком теркюметра является ( наличие погрешности, обусловленной . влиянием наведенных помех во входных цепях. Составляющие этой погрешности возрастают при измерении температуры удаленньй объектов в условиях нестационарных помех, которые

с имеют место в нагревательных установках. При этом учет наведенных в соединительных проводах помех затруднителен, так как спектр их частот может быть очень широк. Кроме того,

10 имеет место наличие составляющих погрешностей, оёусловленных нейдентичностью квадратичного детектора, дрейфом нуля компенсатора собственных шумов, а также 1зменением собственных шумов усилителя под действием

5 температуры и других дестабилизирующих факторов окружающей среды.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается

20 тем, что в термометр введены два идентичных полосовых фильтра, последовательно соединенные дифференциальный квадратичный детектор, компаратор и управляемый источник напряжения,

25 второй широкополосный усилитель, линия компенсации - наводок и управляемый источник шума, выход которого через линию компенсации наводок соединен с входом второго широкополос30ного : усилителя, причем выходы управляемрго источника напряжения соответственно соединены с входом управ ляемого Источника шума и вторым резистором, а выходы широкополосных усилителей через полосовые фильтры соединены с входами дифференциального квадратичного детектора. На чертеже изображена блок-схема шумового термометра. . ЦЬАМовой термометр содержит датчи температуры - резистор 1, идентичные широкополосные усилители 2 и 3, идентичные полосовые фильтры 4 и 5, дифференциальный квадратичный детек тор б, компаратор 7, управляекый источник напряжения 8, второй резис тор 9, операционный усилитель 10 с резистором 11 :в цепи обратной связи регистратор 12,управляемый источник шума 13 и линию компенсации наводок 14. Последняя Идентична соеди нительным проводам датчика температуры 1 и находится в посредственной близости от них и широкополосного усилителя 2. . Тепловой шум резистора-, веЛичи на которого согласно теорекю Найквиста опрёделяетая выражением -;.-1 иц, 4К- Т. - К - постоянная Больцмана Т термодинамическая температура , R ссэпротивление резистора . 1; д f - полоса частот, в которой изменяется ш усиливается усилителем 2 и после полосового фильтра 4 поступает на один Из входов.Дифференциального квадратичного дете стора б. На второ вход последнего через второй усилитель 3 и полосовой фильтр 5 паступа ет сигнал с управляемого источника 13 шума. Принцип действия шумового термометра заключается в сравнении действующих значений напряжений шума в двух параллельных каналах. Условия равенства выходных напряжений дифференциального квадратичного детектора с учетом помех можно записать в виде KilPi ,р).|С1(и ШИ+ где К, К - коэффициенты передача параллельных каналов шума, ujcJf iuc и 0 - средние квадраты напряжений соответственно собственных усилителей и наведенных помех и ц,-средний квадрат напряжения liiyма управляемого истот1ника,,,13. npii. УСЛОВИИ |Ji Ж напряжение теплового шума р зистора 1, в соответствии с .равенст вом (2), можно оценить по напряжению управл 1емого источника 8, которым управляется источник 13 шума б ft г и Ох,- 4icR-,bit «ш ая1з1 У| ТсГ где Kj - коэффициент передачи управляемого источника напряжения 8. Со второго выхода управляемого источника 8 на вход операционного усилителя 10 через резистор 9 поступает напряжение, пропорциональное квадрату действующего напряжения теплового шума резистора 1. На выходе усилителя 10 устанавливается напряжение - Af Лл-Т/К„ СТ, (Ц) где Кд величина резистора 11, С iKR flf/K - константа, определяемая в результате градуировки термометра. С выхода усилителя 10 напряжение, пропорциональное измеряемой температуре, поступает на регистратор 12. , Таким образом, путем параллельного преобразования шума снижаются составляюишепопэешности, обусловленные влиянием помех во входных цепях, неидеальностью квадратичного детектора,.дрейфом нуля компенсатора собственных шумов, а также/изменением собственных шумов усилителя тёпловаго шума под действием температуры и других дестабилиЭ41рующих .факторов; окружающей средн. Предлагаемый шумовой термометр выгодно отличается от известного, так как позволяет повысить.помехозащищенность и точность измерения температуры при достижении линейной характеристики преобразования, что увеличивает сферу его применения. Формула изобретения Шумовой термометр, содержащий датчик телшбратуF i, выполненный в виде резистора, подключенный к входу широкополосного усилителя, операционный усилитель ;с резистором в цепи обратной связи, выход которого соединен с регистратором, а вход с вторым резистором, идентичным датчику температуры и находящимся с ним в тепловом контакте, о т л и ч а ющ и и с я тем, что с целью .повышения точности измерения температуры, в него введены два идентичных полосовых фильтра, последовательно соединенные дифференциальный квадра-j тичНый детектор, компаратор, управляемый источник напряжения, второй широкополосный усилитель, линия компенсации навоДок и управляемый источник шума, выход которого через линию компенсации наводок соединен с входом второго широкополосного усилителя, причем выходы управляемого источника напряжения соответственно соединены с входом управляемого источника шума и вторым резистором, а выходы широкополосных усилителей через полосовые фильтры соединены с входами дифференциального квадратичного детектора .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 446774, кл. G О К 7/30, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР 678339, кл. G 01 К 7/30, 1977 (прототип).