Устройство для измерения температуры

 

Изобретение касается дистанци-х онных измерений параметров окружающей среды и может быть использовано в морских исследованиях. Цель изобретения расширение функциональных, возможностей устройства за счет одновременного измерения температуры и звукового давления среды. Знакопеременный ток с генератора 1 поступает на последовательно соединенные кабелем 11 компенсационный мост 6 и измерительный мост 12. Изменение температуры приводит к изменению сопрос (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ц11 4 G 01 К 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3905036/24-10 (22) 31,05.85 (46) 15.02,87. Бюл, В 6 (71) Институт океанологии им. П.П.Ширшова (72) В.В.Краснобородько, Н.Н.Лаврентьев, А.А.Новиков и В.Г,Селиванов (53) 536. 53(088. 8) (56) Воробьев В.П. и др. Обрывные зонды США. — Сб ° : Исследование изменчивости гидрофизических полей в океане. М.: Наука, 1974, с. 185196.

Патент США 11 3483749, кл. 73-344, 1969.

„,SU,» 12 0093 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение касается дистанци-. онных измерений параметров окружающей среды и может быть использовано в морских исследованиях. Цель изобретения — расширение функциональных. возможностей устройства за счет одновременного измерения температуры и звукового давления среды. Знакопеременный ток с генератора 1 поступает на последовательно соединенные кабеЛем ll компенсационный мост б и измерительный мост 12. Изменение температуры приводит к изменению сопро129ОО93

f5 тивления термопреобразователя 16 сопротивления и разбалансировке моста 6, пропорциональной изменению температуры. На генераторе 1 появляется сигнал в виде постоянной составляющей напряжений, выделяемой фильтром 3 нижних частот, после чего. она проходит усилитель 4 и реИзобретение относится к дистанционному измерению параметров окружающей среды с передачей сигналов по проводам и может быть использовано в морских исследованиях, например, для одновременного измерения вертикального распределения по глубине температуры и звукового давления в водной толще.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения одновременного измерения температуры и звукового давления среды, На фиг.l приведена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2— принципиальная электрическая схема устройства с преобразователем звукового давления на основе пьезоэлек- 20 трического датчика.

Устройство содержит. генератор 1 переменного тока, к выходу которого подключена цепь выделения и регистрации первого измеряемого параметра 25 внешней среды — температуры, состоящая из последовательно соединенных буферного усилителя 2, например эмиттерного повторителя, фильтра 3 нижних частот, усилителя 4 постоянного 30 тока и регистратора 5 температуры, компенсационный измерительный мост

6, состоящий из двух диодов 7 и 8 и первого постоянного 9 и переменного

10 резисторов, двухпроводную линию 35

ll связи, измерительный мост 12, содержащий два диода 13 и 14, второй постоянный резистор 15, термопреобра" зователь 16 сопротивления, резистивный преобразователь 17 звукового дав- щ ления и два дополнительных диода 18 и 19. К выходу буферного усилителя гистратор 5. Амплитудно-модулированное переменное напряжение с выхода генератора 1 через буферный каскад

2 поступает соответственно на фильтр

20 высоких частот, амплитудный детектор 21 и фильтр 22, усилитель

23 и регистратор 24 звукового давле" ния. 2 ил. подключена цепь выделения и регистрации второго измеряемого параметра внешней среды — звукового давления, состоящая из последовательно соединенных фильтра 20 верхних частот, амплитудного детектора 21, сглаживающего фильтра 22, усилителя 23 звуковой частоты и регистратора 24 звукового давления.

Устройство работает следующим образом.

Знакопеременный ток с генератора 1 поступает на последовательно соединенные кабелем 11 компенсационный мост 6 и измерительный мост 12. Изменение температуры приводит к изменению сопротивления термопреобразователя 16 сопротивления и, следовательно, к разбалансировке моста 6, пропорциональной изменению температуры.

Таким образом, на генераторе 1 появляется сигнал в виде постоянной составляющей напряжения, прямо пропорциональной изменению температуры.

Указанный сигнал передается через буферный усилитель 2 на фильтр 3, который выделяет постоянную составляющую в виде напряжения, которое усиливается усилителем 4 постоянного тока и регистрируется регистратором 5. Одновременно напряжение с выхода усилителя 4 поступает на управляющий вход переменного резистора. IO, в качестве которого может быть использован полевой транзистор, для автоматической компенсации появившейся постоянной составляющей.

Введение в измерительный мост 12 двух дополнительных диодов !8 и 19, превращающих этот мост в мостовой выпрямитель, и включение в диагональ

12900 образовавшегося мостового выпрямителя резистивного преобразователя 17 звукового давления одинаково влияет на протекание тока как в положительном, так и в отрицательном полупериоде и поэтому не оказывает влияния на сигнал, несущий информацию об измеряемой температуре.

При изменении сопротивления пре-! образователя звукового давления про- 10 исходит соответствующее изменение общего сопротивления измерительного выпрямительного моста 12 протекающему через него знакопеременному току, что при стабильной амплитуде послед- 15 него приводит к амплитудной модуляции энакопеременного напряжения, падающего на измерительном мосте 12.

Поскольку выходное напряжение генератора 1 знакопеременного тока пред- 20 ставляет собой сумму падения напряжения на компенсационном мосте 6, двухпроводной линии ll и измерительном мосте 12, причем две первых составляющих являются относительно постоянными, то выделение и регистрация второго параметра производятся следующим образом.

Амплитудно-модулированное перемен- 30 ное напряжение с выхода генератора

1 переменного тока через буферный каскад 2 поступает на фильтр 20 высоких частот, который пропускает сигнал второго измеряемого параметра, детектируемый с помощью амплитудного детектора 21 и сглаживаемый в необходимой степени фильтром 22. После усиления в блоке 23 сигнал второго измеряемого параметра поступает Hà 40 второй регистратор 24 звукового давления.

Важным условием обеспечения работоспособности устройства является правильный выбор рабочей частоты ге- 45 нератора 1 переменного тока. Являясь несущей частотой для второго передаваемого методом амплитудной модуляции измеряемого параметра, она должна быть по крайней мере в два раза выше верхней частоты спектра указанного параметра. При этом для первого более низкочастотного параметра также обеспечиваются соотношения, необходимые для качественной передачи сигнала.

Резистивный преобразователь звукового давления может быть реализован, например, на основе полевого

93 4 транзистора 25 с р-и-переходом и и каналом р-типа, к затвору которого приложено управляющее напряжение с датчика 26 звукового давления через резисторы 27 и 28 и конденсатор 29.

В качестве датчика звукового давления может быть использован пьезоэлектрический преобразователь, прин.цип действия которого основан на явлении прямого пьезоэлектрического эффекта. Включение датчика звукового давления и диагональ диодного моста позволяет минимизировать нелинейные эффекты и уменьшить температурную нестабильность коэффициента передачи полевого транзистора. Элементы 27, 28 и 29 составляют фильтр нижних частот, через резистор которого происходит сток постоянного электрического заряда, появляющегося на обклад-. ках пьезоэлектрического преобразователя в результате изменения гидростатического давления при вертикальном перемещении зонда и пропорционального величине этого давления °

Переменная составляющая сигнала, пропорциональная величине звукового давления, проходя через емкость и будучи приложенной к затвору полевого транзистора, управляет проводимостью р-канала, в результате чего наблюдается симметричное изменение тока, протекающего через плечи диоДного моста 12 °

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее генератор переменного, тока, к выходу которого подключены последовательно соединенные буферный усилитель, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока и регистратор температуры, компенсационный измерительный мост, состоящий из последовательно соединенных первого постоянного и переменного резисторов и двух диодов, точка соединения которых подключена к первому проводу линии связи, управляющий вход переменного резистора соединен с выходом усилителя постоянного тока, а точка соединения резисторов подключена к общей шине устройства, измеритель-" ный мост, включающий в себя два последовательно соединенных диода, крайние выходы которых подключены к первым выводам второго постоянного резистора и термопреобразователя сопро5 1290093 6 тивления, а точка соединения диодов давления, два дополнительных послечерез второй провод линии связи под- довательно включенных диода и резисключена к выходу генератора перемен- тивный преобразователь звукового давного тока, о т л и ч а ю щ е е с я ления, подключенный к вторым выводам тем, что, с целью расширения функцио- 5 второго постоянного резистора и тернапьных возможностей за счет одновре-,мопреобразователя сопротивления, менного измерения температуры и зву- соединенным с крайними выводами докового давления среды, в него введе- полнительных диодов, точка соединены последовательно включенные фильтр . ния которых подключена к первому верхних частот, амплитудный детектор, 10 проводу линии связи, при этом вход сглаживающий фильтр, усилитель звуко- фильтра верхних частот подключен к вой частоты и регистратор звукового выходу буферного усилителя..

Составитель В.Куликов

Техред Л.Олейник

Корректор М.Шароши

Редактор А.Лежнина

Тираж 799 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7888/35

Производственно-полиграфическое предприятие,. г. Ужгород, ул. Проектная, 4