Измеритель температуры

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения температуры. Измеритель температуры содержит источник 1 питания, термопреобразователь 3, первый, второй и третий резистивные делители напряжения и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6. Опорные входы АЦП 6 подключены к средней точке третьего резистивного делителя и к второму выводу второго резистивного делителя. Это позволяет устранить первую составляющую мультипликативной погрешности, вторая составляющая погрешности является величиной второго порядка малости и практически не сказывается на результате измерения. Результат измерения представлен на выходе АЦП 6 в виде кода. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s G 01 К 7/20

ГОСУДАРСТВЕ1НЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4727851/10 (22 07.08.&9 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) Ф.Б.Гриневич, А.А,Михаль, М,Н.Сурду и

P.Ä. Tó÷èí (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР % 815523, кл. G О1 К 7/20, 1981.

Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройсгвах, Л., Энергоатомиздат, 1988, с, 260. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения

БЫ 1673878 А1 температуры. Измеритель температуры содержит источник 1 питания, термопреобразователь 3, первый, второй и третий резистивные делители напряжения и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6.

Опорные входы АЦП 6 подключены к средней точке третьего реэистивного делителя и к второму выводу второго реэистивного делителя. Это позволяет устранить первую составляющую мульти пликативной погрешности, вторая составляющая погрешности является величиной второго порядка малости и практически не сказывается на результате измерения. Результат измерения представлен на выходе

АЦП 6 в виде кода. 1 ил, 1673878

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к ycTpohcT88M для измерения температуры.

Цель изобретения — повышение точности измерения. 5

На чертеже приведена функциональная схема измерителя температуры.

Измеритель температуры содержит источник 1 питания, первый реэистивный делитель 2 (R1, Rz), подключенный к источнику 10 питания термопреобраэователь 3 (R ), второй резистивный дЕлитель 4 (йэ, R4), котОрнй через термопреобразователь Вт подключен к источнику питания, третий резистивннй делитель 5(R5, й5), который вклю- 15 чен между средними точками делителей 2 и

4, а также аналогово-цифровой преобразователь 6 (АЦП), на опорный вход которого поступает падение напряжения на резисторах R4 и R5, в (одящих в состав соответствен- 20 но делителей 4 и 5, а на измерительный вход АЦП поступает падение напряжения с терм6преобразователя Я1 и резистора Rz делителя 2.

Измеритель температуры работает сле- 25 дующим образом, Под действием напряжения Ол источник питания в цепи термопреобразователя

К(протекает ток Io. Поскольку токи через В1 и Rz текут в одном направлении, то напря- 30 жение на измерительном входе АЦП равно разности падений напряжений на R(u Rz.

Таким образом (6) N =

R« -л — -аi(2-дi)

Я1 н1 нг

Я

40 Функции в квадратных скобках определяют нелинейность коэффициентов передачи измеряемого и опорного напряжений.

Выбираем соотношения R5/Вв таким образом, чтобы эти функции были равны.

45 Тогда при условии, что (8) 50 результат преобразования окончательно можно записать следующим образом: 5 + — R R

N = — ((- -94 iz t (9)

1+Г

При этом мы пренебрегли составляющей 1- с/а в квадратных скобках знаменателя.

RtpR1 = (R3+ R4) Rz

0» = lo Rt 12л — (2) Rz

R1+ Rz

Если предположить, что R5+ йв+ R2»

» R4+ Rt, то Un = !о(ВЗ+ R4+ Rt)

С учетом того, что передаточная характеристика термопреобразователя В(описывается квадратичной функцией, после несложных преобразований получим;! Б1 Рь (ат -Ртг ) + 1+ г (2) R2 (éç +9 )

"% + г R1+ Rz

Подбираем меры R1 — R4 таким образом, чтобы при t = О С напряжение U24 = О.

Тртда второе слагаемое в последнем уравнении, определяющее постоянное смещение, должно быть равно нулю.

При выполнении условия напряжение U> определяется

U Rll -R (a2-P22) (4) На опорном входе АЦП действует напряжение, равное разности падений напряжений на R4 и R5.

Тогда и. =I R4- — ((94+9,)1о R5

R5+ 8 (92 +94iН ) — )

R2 й1+ Вг

С учетом условия (3) после несложных преобразований получим

Оо=1оН4 1 + 1+ й5

45+ В

+ — — а2(2- 2)) )

R1 то 1+ 2 R4 а

В качестве АЦП используется преобразователь логометрического типа. цифровой код N которого определяется отношением напряжений 14 и Оо. Поэтому согласно напряжениям (4) и (6) результат преобразования определяется следующим выражением:

1673878

Таким образом, в предлагаемом устройстве полностью устранена первая составляющая мультипликативной погрешности и значительно уменьшена ее вторая составляющая. Погрешность компенсации второй составляющей погрешности определяется двумя выражениями: шиной к первому выводу термопреобраэователя, второй шиной — к точке соединения первых выводов первого и второго резистивных делителей, аналого-цифровой пре5 образователь. подключенный первым и вторым измерительными входами соответственно к средней точке первого реэистивного делителя и к второму выводу термопреобразователя, первым выводом

10 соединенного с вторым выводом первого . резистивного делителя, при этом первый опорный вход аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым выводом второго реэистивного делителя, о т л и ч а ю15 шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен третий реэистивный делитель, выполненных иэ двух резисторов, второй реэистивный делитель выполнен из двух резисторов и вторым

20 выводом подключен к второму выводу термопреобраэователя, при этом третий резистивный делитель включен между средними точками первого и второго резистивных де лителей, а его средняя точка соединена с

25 вторым опорным входом аналого-цифрового преобразователя.

Rq+Rg

ЯГ % Е%

Повышение точности преобразования в предлагаемом устройстве обусловлено тем, что погрешность является величиной второго порядка малости (как погрешность от погрешности). В реальных устройствах при работе с платиновыми термопреобраэователями в зависимости от номиналов мер и диапазона температур по сравнению с прототипом получено снижение погрешности преобразования в 20-50 раэ.

Формула изобретения

Измеритель температуры, содержащий источник питания, подключенный первой

Составитель В.Ярыч

Редактор Т.Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2910 Тираж 378 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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