Шумовой термометр Советский патент 1983 года по МПК G01K7/30 

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к шумовой теркюметрии.

Известен шумовой термометр, содержащий измерительный резистор, опорный резистор, за1иунтированный конденсатором, коммутатор и широкополосный усилитель, к выходу которого подсоединены высокочастотный и низкочастотный измерительные каналы, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой фильтр детектор, интегратор и регистратор

Недостатком такого термометра является невысокая точность измерения температуры, обусловленная взаимным влиянием погрешностей выравнивания уровней сигналов на выходах измерительных каналов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является :. мумовой термометр, содержащий измерительный резистор и опорный резистор, зашунтированный конденсатором, подключенные через коммутатор к входу ишрокополосного усилителя, выход которого соединен с входами низкочастотного и высокочастотного каНсшов, каждый из которых содержит

последовательно соединенные полбсо- вой фильтр, детектор и интегратор, два регистратора, схему вычитания, входы которой соединены с выходами интеграторов, а выход подключен к первому входу делителя, второй вход которого соединен с выходом интегратора низкочастотного кансьла, а выход - с первым регистратором 2}.

10

Недостатком шумового термометра является недостаточно высокая точность измерения температуры, обусловленная влиянием погрешности выравнивания постоянных времени опор15ной и измерительной входных цепей на точность выравнивания уровней сигналов на выходе низкочастотного канала .вследствие различного спада сигнсша в высокочастотной части по20лосы пропускания низкочастотного канала при подключении измерительного и опорного резистора.

Целью изобретения является повышение точности измерения температу25ры..

Поставленная цель достигается тем, что в шумовой термометр введены дополнительные схема вычитания и делитель, вход которого соединен

30 с выходом интегратора высокочастотного канала, а выход - с первым вхо дом дополнительной схемы вычитания, второй вход которой соединен с выхо дом интегратора низкочастотногогканала, а выход - с вторым регистратором. На чертеже приведена структурная схема шумового термометра. Шумовой термометр содержит измерительный резистор 1, зашунтированный паразитной емкостью 2, опорный резистор 3, зашунтированный кoн eнсатором 4, коммутатор 5, широкополосный усилитель 6, высокочастотный измерительный канал, содержащий полосовой фильтр 7/ детектор 8 и интегратор 9, схему 10 вычитания, делитель 11, регистратор 12, низкочастотный измерительный канал, содержащий полосовой фильтр 13, детек тор 14 и интегратор 15, дополнительный делитель 16, дополнительную схему 17 вычитания и регистратор 1В Шумовой термометр работает следу щим образом. Резисторы 1 и 3 с помощью коммутатора 5 поочередно подключаются к усилителю 6.При этом шумовой сигнал возникающий на резисторах 1 и 3, поочередно усиливается. Затем он подается на полосовые фильтры 7 и 1 настроенные соответственно на облас высоких и низких частот. После филь рации сигналы детектируются детекто рами 8 и 14 и пропускаются через ин теграторы 9 :и 15. При подключении измерительного резистора выходные сигналы интеграторов 9 и 15 соответственно равны Пр„ K(RC )-4kTR Afp - тг/пг 1 Л1-тт:1 л f . Ч (1) , K(RC )-4kTR a при подключении опорного резистора . . ъс К()-4-КТ Н„ Afg; (3) но K(Rj,C)-4.. где К - коэффициент передачи тракта усиления шумовог термометра, зависяслий при точных измерениях от произведений КС или С , С - соответственно паразитная емкость 2 и емкость кoндeнcatDpa 4; k - постоянная Больцмана; Aff) f«- полоса пропускания соответственно низкочастотного и высокочастотного каналов; Т , Т - соответственно температ ра опорного и. измерител ного резисторов; R R - сопротивление опорного измерительного резисторо Сигнал и| после интегратора 9 подается на схему 10 вычитания, где он вычитается из сигнала U, поступающего с выхода интегратора 15. С выхода схемы 10 вычитания разностный сигнал подается на делитель 11, где он делится на сигнал П|. Значение Ьезультата деления П 1 - Ц , где vf- крэффициент, учитывающий шунтирующее влияние емкости на высокой частоте, фиксируется регистратором 12. Кроме того, высокочастотный сигнал подается на делитель 16, где он делится в Ц раз и далее вычитается схемой вычитания из сигнала U,f. Полученный результат фиксируется регистратором 18. При измерении температуры первоначально при подключении опорного и измерительного резисторов регулировкой CQ выравнивают уровни сигналов, фиксируемых регистратором 12. Затем регулировкой Кд при подключении опорного и из кюрительного резисторов выравнивают уровни сигналов, фиксируемых регистратором 18. Указанные операции повторяют несколько раз. После выравнивания сигналов вычисляют искомую температуру, которая определяется выражением: Т Наличие в шумовом термометре новых элементов - дополнительных делителя и схемы вычитания, выгодно отличает его от прототипа, так как позволяет повысить точность измерения температуры. Формула изобретения Шумовой термометр, содержащий измерительный резистор и опорный резистор, зашунтированный конденсатором, подключенные через коммутатор к входу широкополосного усилителя, выход которого соединен с входами низкочастотного и высокочастотного измерительных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой фильтр, детектор и интегратор, два регистратора, схему вычитания, входы которой соединены с выходами интеграторов, а выход подключен к первому входу делителя, второй вход которого соединен с выходом интегратора низкочастотного канала, а выход - с первым регистратором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительные схема вычитания и делитель, вход которого соединен с выходом интегратора высокочастотного канала, а выход - с первым входом дополнительной схемы вычитания,.второй вход которой

с,оединен с выходом интегратора низкочастотного кангша, а выход - с вторым регистратором. I Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патен,т ФРГ 2347765,

кл. G 01 К 7/30, опублик. 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2843964/18-10,

кл. G 01 К 7/30 1979 (прототип).