Устройство для дистанционного измерения температуры

 

Изобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для дистанционного измерения температуры с использованием термопреобразователей сопротивления. Цель изобретения - повышение точности измерения. Измерительная цепь устройства выполнена в виде неуравновешенного моста, выходное напряжение которого передается по линии связи в блок вычисления и регистрации. Процесс измерения состоит из четырех тактов, по результатам измерений которых вычисляется температура. Введение двух дополнительных ключей и шести образцовых резисторов в мостовую измерительную цепь позволило применить один термопреобразователь сопротивления и устранить влияние на результат измерения параметров функции преобразования измерительного канала, когда она описывается полиномом 1-го или 2-го порядка. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (1!) (511 4 С 01 К 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Rь++R ++R ++R (1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4327326/24-10 (22) 16.1).87 (46) 15,08.89. Бюп. 11 30 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В. Куйбышева (72) А.А. Новиков (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство .СССР

11 581389, кл. G 01 K 7/16, 1974.

Авторское свидетельство СССР

В 930022, кл. G 01 1 7/16, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для дистанционного измерения температуры с использованием термопреобразователей сопротивления. Цель изобИзобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для дистанционного измерения температуры с использованием термопреобраэователей сопротивления.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет устранения погрешности от неидентичности термопреобразователей сопротивления.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, Устройство содержит термопреобразователь сопротивления 1, образцовые резисторы 2-9, источник питания 10, ключи 11-16, измеритель напряжения

17, линию связи 18, блок 19 вычисления и регистрации, блок 20 управления. ретения — повышение точности измерения. Измерительная цепь устройства выполнена в виде неуравновешенного моста, выходное напряжение которого передается по линии связи в блок вычисления и регистрации. Процесс измерения состоит из четырех тактов, по результатам измерений которых вычисляется температура, Введение двух дополнительных ключей и шести образцовых резисторов в мостовую измерительную цепь позволило применить один термопреобраэователь сопротивления и устранить влияние на результат измерения параметров функции преобразования измерительного капала, д

С> когда она описывается полиномом 1-го или 2-го порядка. 1 ил, Устройство работает следующим образом.

Процесс измерения состоит из четырех тактов. В первом такте по команде блока 20 управления открываются ключи 11 и 15. Ключи 12-14 и 16 остаются закрытыми ° Напряжение на входе измерителя напряжения 17, определенное методом эквивалентного генератора равно

Rs+Rs R< Rp т 8 9 ai

Ъ 4 5 6 где U — выходное напряжение источо ника пи1 анин; где R — номинальное значение сопро о тивления термопреобраэователя 11

hR)=Rq -диапазон изменения сопромакс

-R тивления термопреобраэо7мин вателя l.

Иэ (5) следует, что с достаточной степенью точности можно считать

R Rß+R ВЭЗ=R7 В9+R +RII

Обозначим

R +КВ к. о К+В «В +Ц о

R «+ 2. R 3+R4. В 5+14 (7)

7 Вв 3 Ф 5 6

Тогда систему уравнений (1)-(4) можно записать в виде .UI =U (õ+ü)1

U1,==U (х-ь) 3

Ц =П"(1+К)Х; о

U,=U 5(1-к) х.

Выходной сигнал блока 19 вычисления и регистрации связан с напряжением на входе измерителя ll зависимостью (8) (3) N=aî+a U+aàU R (9) где a — начальное значение выходноо

ro сигнала при закрытых ключах 14-16а — чувствительность измерите-! ля 17; а — ко эффициент нелинейности

2 измерителя 17.

С учетом (9) имеем

И, =а,+a",(Õ+ü)+à (Х+ )г;

N =а +aI (X-д)+а" (Х-4)2; (1О)

3 Ь () 4(И+=аь+а" (1-К) Х+aгк (Uz)а

Решая относйтельно Х,получаем:

Х-"- 2

I1 к где 2 . (11)

И„-Иг

Формула для вычисления сопротивления термопреобразователя имеет вид

Вг 1-A

При линейной функции преобразования вида И а +а„!! формула для вычисления сопротивления термопреобразователя остается той же.

При линейной зависимости сопротивления термопреобразователя от температуры

1500863.

R < — эквивалентное выходное сопротивление моста, когда открыт ключ 11, При достаточно большом входном сопротивлении измерителя напряжения по сравнению с сопротивлением открытого ключа последнее не вносит существенной погрешности в результат измерения. t0

Во втором такте открыты ключи 13 и 15, ключи 11, 12, 14, 16 закрыты.

Напряжение на входе измерителя напряжения 17 равно

R7+RB Кь 15

Ь 17+Ба+К,+К,., К„+К, Ry+R4+R s

R)+R +R s+R где R — эквивалентное выходное соЭ2 противление моста, когда 20 . открыт ключ 13.

В третьем такте открыты ключи 12 и 16, ключи 11, 13, 14, 15 закрыты.

Напряжение на входе измерителя 17

R7+R +R RI 25

Rz +Я щ+Яя+Я эз R!,+R

14+0. 4

R )+ R )+R s+R6 где R — эквивалентное выходное сопротивление моста, когда открыт ключ 12.

В четвертом такте открыты ключи

12 и 14, ключи 11, 13, 15, 16 закрыты. На вход измерителя 17 подается напряжение 35

R7 К«

Rz+Rs+Rg+R з

3 4 5 6

Эквивалентное выходное сопротив- 40 ление моста при открытых ключах 11, 13, 12 соответственно равно

R2f . 1// 2 (4 1 5 1 6 эг = «//R2+(R4+R s+R s)/ /кь, R» =R, //R,+(R, +R,)//(R 6+RE) .

При R =R6 и при одном и том же

3 значении сопротивления термопреобразователя R

Б эь="эг.=Ra

Примем также R<=R<=R4, К К,, тогда

R, 50

R =R //R — (R + — Р ), а г 2 3. R>

1+—

Ry .3,//1г —, (®3+К.) °

Для получения наибольшей чувствительности моста

Ка кз 1 6 ",О ькс (5) о 2

15008

Составитель Е. Зыков

Редактор И, Сегляник Техред М.Ходанич Корректор Л, Бескид

Заказ 4854/35 Тираж 573 Подписное

ВНИЮ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэвоцственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01

К =К (1+, ) где п — температурный коэффициент сопротивления, алгоритм работы блока 19 вычисления и ре5 гистрации имеет вид. и gAZ п (1-AZ) Измеритель напряжения 17 выпол- 10 нен в виде преобразователя напряжениечастота.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, выводы которого соединены соответственно с первыми выводами первого и 20 второго образцовых резисторов, четыре ключа, вход первого из которых подключен к второму выводу первого образцового резистора, измеритель напряжения, выход которого через линии связи соединен с блоком вычисления и регистрации, блок управления, соединенный с управляющими входами ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности 30 измерения, в него введены пятый и

63 6 шестой ключи и третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой образцовые резисторы, причем третий, четвертый и пятый соединены последовательно и включены между вторым выводом второго образцового реэистора и вторым выводом первого образцового резистора, соединенного с первым вы— водом источника питания, а общие точки объединения указанных резисторов соответственно через второй и третий ключи подключены к выходу первого ключа и первому выводу шестого образI цового резистора, последовательно с которым соединены седьмой и восьмой образцовые резисторы, причем выводы шестого и седьмого образцовых резисторов через четвертый, пятый и шестой ключи подключены к первому входу измерителя напряжения, второй вход которого соединен с вторым выводом восьмого образцового резистора и точкой соединения термопреобразователя сопротивления и первого образцового резистора, а второй вывод источника питания соединен с первым выводом второго образцового резистора, при этом управляющие входы пятого и шестого ключей соединены с блоком управления.