Устройство для дистанционного измерения температуры

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севвтсних

Социалистических

Республик (11) 581389 (61) Дополнительное н авт. свнд-ву (22) Заявлено 180474 (21) 2016688/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.1177.Бюллетень № 43 (45) Дата опубликования описания 12.1277 (51) М. Кл.

601 K 7/16

ГЩД|ф|ТВИ|НВ ||в|т|Т

Ьветв М||нтрав ИВР

N ||||Я III (ITIIII

| ет|1ят|| (53) УДК 536 ° 531. (088.8) (72} Автор изобретения

Э.М. Бромберг

Куйбыаевский филиал Всесоюзного института по проектированию органнзаци@ энергетического строительства Оргэнергострой (71) Заявитель (541 УСТРОИСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

l6

1

Изобретение относится к измеритель« лой технике. . Известны устройства для дистанцион.ного. нзмерения температуры, содержащие терморезистнвный элемент, подключенный к преобразователю электрического сопротивления в частоту переменного тока, выход которого соединен с регистрирующим прибором через линию связи (11,(2) °

Однако такие устройства имеют относительно низкую1 точность, обусловленную нелинейностью выходной характеристики устройства, изменением его, чувствительности в зависимости от внешних условий и от времени, измене" нием начальной частоты преобразователя электрического сопротивления в частоту переменного тока, и низкую стабильность во времени иэ-за дрейфа всех параметров измерительной цепи..

Целью изобретения является исключение погрешностей измерения,связайных с нелинейностью преобразователя.

Это. достигается тем, что терморезистивиый,элемент выполнен.:из последовательно соединенных двух эталонных резисторов и двух идентичных термореэисторов, параллельно одному из которых включен терморезистор идентичный им. Выводы веех резисторов подключены к преобразователю электрического, сопротивления в частоту перемен ного тока через дополнительный коммутатор.

На чертеже дана структурная схема устройства.

Оно содержит тврморезнстивный элемент 1, коммутатор 2, преобразователь

3 электрического сопротивления в частоту переменного тока, линию связи 4 н регистрирующий прибор 5.

Терморезистивный элемент 1, выполнен в виде включенных последовательно четырех электрических сопротивлений, два из которых представляют собой идентичные независимые от температуры эталонные сопротивления йзт,, ТТм,, а два других - идентичные термометры сопротивления Rt,, Rt» параллельно термометру сопротивления lt, включен термометр сопротивления йа, идентичный термометрам и, Щ

Все выводы 6«10 резисторов подключены через коммутатор 2 ко входу преобразователя 3 электрического сопротивления в частоту переменного то» ка, выход которого подключен через

581389 линию связи 4 к регистрирующему прибору 5.

Устройство работает следующим образол.

Частота f „ измеряемая регистриру ющим прибором.5, связана с электри-. ческим сопротивлением Н, первичного преобразователя 1 соотношением!

Точность измерения определяется параметрами а, в, с с — начальное значение частоты выходного сигнала при измеряемой -ем, равной нулю; в — чувствительность преобраэо- у вателя сопротивления в частоту} а— коэффициент нелинейности преобразователя сопротивления в частоту.

Нараметры а, в; с, являются неизвестными, так как не остаются постоянными во времени и, кроме того изменяются от влияния внешних условий

С}собенно температуры). В связи с этим получить высокую точность иэ}.ерения и стабильность характеристик с помощью известных устройств не представляется возможным.

Для повышения точности и исключения влияния на результат измерения перечисленных выше параметров конструк- ция устройства предусматривает проведение измерения в четыре такта с последующей обработкой результатов.

В первом такте измерения коммутатор 2 подключает по входу преобразователя 3 выводы б, 8 термореэистивного элемента.

Учитывая, что

}1вт1.- Рзт =Иэт, 11 В 4" 1з

l в первом такте измеряемое сопротивление будет равно

Я =Йзт+ ум 45 что равносильно

R1 ) ) 1Г

Rt

Таким образом частота 1„ в первом так- те измерения будет связана с измеряемым сопротивлением R, соотношением

y,à((аэ7+Ь)-- -) 4 Ь йл++И)- — J+C .

Щ 2 Щ

Во втором такте измерения коммутатор 2 подключает по входу преобразователя 3 выводы б, 9 термореэистивного элемента. Во втором такте измеряемое сопротивлейие будет равно .

24(МЭ +И.)+- - . 6©

М

Таким образом частота f во втором

2 такте измерения будет связана с измеряемым сопротивлением Щ соотношением " ((Яэт4 Ж)+- -) 4$(i )y )yq 88

Rt 2 Ж

В третьем такте измерения коммутатор 2 подключает ко входу преобразователя 3 выводы 7, 8 терморезистивного элемента.

В третьем такте измеряемое сопротивление R будет равно

Rt йз=

3 2 что равносильно

4 Qt

Таким образом частота т в третьем такте }измерения будет связана с изме ряемым сопротивлением Я соотношением

Ip сфйю ю-(+ Кит)}+ь(иамю3-(. йзтфс

В четвертом такте измерения коммутатор 2 подключает ко входу преобразователя 3 выводы 6, 10 терморезистивного элемента 1.

В четвертом такте измеряемое сопротивление R4 будет равно

R<-(Rn +Ra)+P> + ff )

Таким образом, частота f в четвертом такте измерения будет связана с измеряемым сопротивлением Й4 соотяошением

f<=a(9m+Ft) ($+Rnl}JRn+RlWg iSnl}IC. в.

В регистрирующем приборе 5 иэ частоты 1 вычитается f}, а иэ 14 вычитает4 f (4аЯэ7«Щ)42 ) ° - - Х +}(йэт+РФ)+2Ь)(+ а ат)

Эти выражения рассматриваются как два совместных уравнения, которые реализуются относительно искомой величины R

Для этого. вычисляют разность

И4- f3)-И - f,) (4иЯэт+%т.)а2Ь) Яэт, чосле чего определяется отношение

4-1, И

2йзт откуда и» ю2 fl 2Р

<т, 2%эт

Учитывая, что сопротивление, R связано с измеряемой температурой1 соотношением Н = КС для измеряемой температуры получим

И4 Я-И Ч

Анализ полученноговыражения показывает, что результат измерения температуры не зависит от параметров а, в, о, т.е. не зависит от нелинейности преобразователя сопротивления в частоту, от изменения чувствительности

|этого преобразователя, от-Измерения начального значения частоты преобра581389

Составитель Н.Торшкова

Техред Н.Бабурка Корректор А. Лакида

Редактор A.Áåð

Заказ 4564/34 Тираж 865 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35 Раушская иаб.; д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 эователя (дрейфа нуля), от стабильности элементов измерительной цепи, линии связи и т.д.

Точность измерения определяется эталонным резистором, которое может быть выполнено практйчески с любой требуемой. точностью и коэффициентом преобраэовани ..

Таким образом,. точность измерения температуры при ее дистанционном из- . мерении фактлчески определяется классом самого резистора и не зависит от параметров измерительной схемы и линии связи. По линии связи и передается частотный сигнал, который может передаваться на значительные расстояния.

В регистрирующем приборе результаты четырех тактов измерения обрабатывают автоматически по приведенному выше алгоритму и получают измеряемую Э температуру непосредственно в граду-. сах Цельсия.

Формула изобретения устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее терМорезистивный элемент, подключенный к преобразователю электрического сопротивления в частоту переменного тока,выход которого соединен с регистрирующим прибором через линию связи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью исключения погрешностей измерения, связанных с нелинейностью преобразователя, термореэистивный элемент выполнен из последовательно соединенных двуэталонных резисторов и двух идентичных терморезисторов, параллельно одному из которых включен терморезистор идентичный им, при этом выводы всех резисторов подключены к преобразователю электрического сопротивления в частоту переменного тока через дополнительный коммутатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

М 315057, кл. б 01 К 7/02, 1971.

2 ° Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с чатотными датчиками. М., Энергия, 1970 r., c.91- 102,