Устройство для измерения температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/12 G01K7/02 

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры по- . средством термоэлектрического прё ббразователя с компенсацией термоЭДС. свободного спая преобразователя.

Известно устройство.для измере- йия температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, под- ключенный к входу измерительной схемМг термопрербразователь сопротивления для измерения температуры свободного спая термоэлектрического преобразователя, вклк ченный в мостовую схему, в котором выходное напряжение мостовой cxew, суммируется с напряжением термоэлектрического преобразователя 1.

Однако устройство не обеспечивает высокой точности измерения температуры вследствие /временной нестабильности температурного коэффициента термопреобразователя сопротивления, а также вследствие значительной разнищл в величине тепловой инерции термоэлектрического преобразователя и термопреобразователя сопротивления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, усилитель, выходной блок, включающий в себя компаратор, датчик эталонной температуры и схему управления, полупроводниковый термопреобразователь на основе ри -пе10рехода, расположенный в области сво бодного спая терггоэлектрического преобразователя Г2.

Недостатком устройства является низкая точность измерения темпера15туры вследствие временной нестабильности обратного.тока ри-перехода ,и .напряжений смещения усилителей постоянного тока. Большой, технологический разброс температурных коэф20фициентов прямого напряжения ри -перехода и напряжения смещения усилителей постоянного тока приводит к неoбxoди юcти индивидуальной настройки каждого устройства, т.е. затрудняется

25 массовое изготовление таких устройств.

Целью изобретения является, повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены моду30лятор, демодулятор, генератор парафазного напряжения, резистор и четыре управляекых источника тока, выход которых попарно соединены между собо и подключены соответственно к вывода полупроводникового термопреобразователя, причем первый вывод полупровод никового термопреобразователя через резистор соединен с общей шиной устройства, второй вывод соединен с неинвентирующим входом усилителя, инвентирующий вход которого через моду лятор соединен с выходом термоэлектрического преобразователя, а выход через демодулятор соединен с выходным блоком, выходы генератора парафазного напряжения соединены с управ ляквдими входами источников тока, модулятора и демодулятора. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит термоэлектрический преобразователь 1, усилитель 2 переменного тока, выходной блок, включакиций . в себя компаратор 3, схему 4 управления и датчик 5 эталон ной температуры, полупроводниковый термопреобразователь б на основе рм-перехода, например диод, моДулятор 7, демодулятор 8, резистор 9, четыре управляемых источника 10-13 тока, генератор 14 парафазного напряжения. Устройство работает следующим образомВыходной сигнал термоэлектрическо го преобразователя 1 U , U Ip - 1 , где IP и IP термо-ЭДС рабочего и .свободного спаев, через модулятор 7, преобразующий постоянное напряжение преобразователя 1 в переменное, поступает на инвентирующий вход усилителя 2, На неинвентирующий вход усилителя поступает сигнал с полупроводникового термопреобразователя, противоположный по фазе сигналу и , который формируется следующим образом. В течение первой половины периода работы генератора 14 через резистор 9 проходит ток от источников 10 и 12 тока, а через диод - только ток от источника 12 тока. В течение второй половины периода работы генератора 14, через диод и резистор проходит ток от источников 11 и 13 тока а через диод - от источника 13 тока. При этом на неинвентирующем входе усилителя 2 возникает переменный сигнал , Ui lJ CV o-i-b-.)(Vi.. где 1, 1, 1, 1,- токи, создаваемые соответственно источниками 10-13 тока, причем величину токов J, и 3,а выбирают много меньшей величины токов3 0 3 исходя из требуемого температурного коэффициента напряжения, равного чувствительности термоэлектрического преобразователя, а величины токов и | выбирают та КИМ образом, чтобы при температуре Т О U:,j. О - температурный потенциал полупроводникового диода, R - сопротивление резистора 9. На выходе усилителя возникает переменный сигнал, равный разности сигналов и - U,j. и пропорциональный измеряемой температуре. Этот переменный сигнал поступает на вход демодулятора, который преобразует его в напряжение постоянного тока. Компаратор 3 выходного блока срабатывает в момент равенства напряжений с выхода демодулятора и датчика 5 эталонной температуры вызывая срабатывание схемы 4 управления. Предлагаемое устройство по сравнению с известным существенным образом повышает точность контроля температуры объекта без цериодических регулировок как вслед ствие того, что составляющая компенсируквдего напряжения ЭДС свободного спая не зависит от обратного тока ри-перехода полупроводникового термопреобразователя , так и вследствие устранения влияния дрейфа напряжения смещения нуля усилителя на результат измерения. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, усилитель, выходной блок, включающий в себя компаратор, датчик эталонной температуры и схему управления, полупроводниковый термопреобразователь на основе р-и-перехода, расположенный в области свободного спая термоэлектрического преобра зователя, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены модулятор, демодулятор, генератор парафазного напряжения, резистор и четыре управляемых источника тока, выходы которых попарно соединены между собой и подключены соответственно к выводам полупроводникового термопреобразователя, причем первый вывод полупроводникового термопреобразователя через резистор соединен с общей шиной устройства, второй вывод соединен с неинвентирующим входом усилителя, инвентирующий вход которого через модулятор соединен с выходом термоэлектрического преобразователя, а выход через демодулятор соединен с выходным блоком, выходы генератоpa парафазного напряжения соединены

С управляющими входами источников тока, модулятора и демодулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 408170, кл. -G 01 К 7/12, 1972.

2.Патент США О 3921453. кл. 73-361, 1975 (прототип).