Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к температурным измерениям и позволяет повысить точность измерения температуры поверхности тел. Транзисторы 2, 3, расположенные на тепловоспринимающей пластине, находящейся в контакте с объектом измерения, поочередно с помощью ключей 11, 12 включаются в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 13, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное температурам транзисторов 2, 3. На первый вход сумматора 9 через третий ключ 6 и второй фильтр 8 поступает сигнал с выхода усилителя 4 постоянного тока, пропорциональный температуре транзистора 2. На первый вход сумматора 9 с выхода операционного усилителя 13 через усилитель 16 переменного напряжения, синхронный детектор 5 и первый фильтр 7 поступает сигнал, пропорциональный разности температур транзисторов 2 и 3. На выходе сумматора 9 формируется сигнал, пропорциональный температуре контролируемой поверхности, поступающий на индикатор 10. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (1) 4 С 01 К 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П (НТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! :, К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4324219/24-10 (22) 03.11.87 (46) 15.12.89. Вюл. ))- 46 (72) С,К. Никифоров, В.Т. Стадник, А,Е. Николаев, О,Г. Тюрин и В.П. Малов (53) 536,53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1352242, кл. G 01 К 7/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

11 1268968, кл. G 01 К 7/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к темпе ратурным измерениям и позволяет повысить точность измерения температуры поверхности тел. Транзисторы 2, 3, расположенные на теплов оспринимающей пластине, находящейся в контакте с объектом измерения, поочередно с

2 помощью ключей 11, 12 включаются в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 13, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное температурам транзисторов 2, 3. На первый вход сумматора 9 через третий ключ 6 и второй фильтр 8 поступает сигнал с выхода усилителя 4 постоянного тока, пропорциональный температуре транзистора 2, На первый вход сумматора 9 с выхода операционного усилителя 13 через усилитель 16 переменного напряжения синхронный детектор 5 и первый фильтр 7 поступает сигнал, пропорциональный разности температур транзисторов 2 и 3. На выходе сумматора 9 формируется сигнал, пропорциональный температуре контролируемой поверхности, поступающий на индикатор 10.

2 ил.

)529052

Изобретение относится к температурным измерениям и может найти применение в системах контроля и регулирования температуры поверхности твердых тел, а также пристенных слоев жидких и газообразных сред, Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения погрешности измерения связан- 10 ной с различием температур транзис— торов первичного преобразователя температуры, На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 — 15 переходные характеристики, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первичный преобразователь температуры 1, состоящий из двух транзисторов 2 и 3, закрепленных один над другим на тепловоспринимающей пластине (на фиг. 1 пластина не показана), усилитель 4 постоянного тока, синхронный детектор 5, ключ 6, первый и второй фильтры 7 и 25

8 нижних частот, сумматор 9, индикатор 10, ключи 11 и 12, операционный усилитель 13, токозадающие резисторы

14 и 15, усилитель 16 переменного напряжения и тактовый генератор 17.

Устройство работает следующим образом.

При соприкосновении тепловоспринимающей пластины первичного преобразователя с объектом контроля, имею35 щим температуру Т (фиг. 2, кривая 1), сначала нагревается транзистор 2 (кривая 2 на фиг. 2), а затем транзистор 3 (кривая 3 на фиг. 2) . При этом вследствие теплоотвода по корпу- 40 су тепловоспринимающей пластины первичного преобразователя температуры в окружающую среду установившееся значение температуры транзистора 2 ниже температуры контролируемого объ- 45 екта Тк на величину 1 Т,, а температура транзистора 3 ниже температуры транзистора 2 на величину Т . Разности температур AT и 6Т зависят от температур окружающей среды и объекта контроля. Разность температуры

6Т изменяется в соответствии с кри 1 вой 4 (фиг ° 2) .

Транзисторы 2 и 3 поочередно че55 рез ключи 12 и 13 подключаются к операционному усилителю 13. При этом зависимость прямого напряжения на переходах база-эмиттер транзисторов 2 и 3 от температуры устанавливается одинаковой с помощью токозадающих резисторов 14 и 15, подключенных к источнику опорного напряжения (на фиг. 1 источник опорного напряжения не показан) с напряжением U относительно общей шины устройства, соединенной с неинвертирующим входом операционного усилителя 13. Амплитуда импульсов падения напряжения на переходах базаэмиттер транзисторов 2 и 3 пропорциональна их температурам и изменяется в соответствии с кривыми 2 и 3 (фиг. 2). Сигнал на выходе усилителей переменного напряжения 16 и постоянного тока 4 равен сумме сигналов от транзисторов 2 и 3, Усилитель переменного напряжения 16 усиливает только переменную составляющую, а усилитель постоянного тока 4 — весь сигнал. Выходное напряжение усилителя переменного напряжения 16 детектируется синхронным детектором 5, результатом чего является сигнал (фиг, 2, кривая 4), пропорциональный разности температур ЬТ1 транзисторов 2 и 3, и поступает на вход фильтра 7. Выходное напряжение усилиТеля постоянного тока 4, пропорциональное температурам транзисторов 2 и 3, поступает на ключ

6, на выход которого проходит сигнал, пропорциональный температуре Т транзистора 2.Послефильтра 8 сигнал, пропорциональный температуре транзистора 2, суммируется в сумматоре 9 с сигналом, поступающим с фильтра 7, а затем в виде напряжения U », пропорционального температуре объекта контроля (кривая 5 на фиг. ?), поступает на индикатор 1О.

Таким образом сигнал на выходе устройства (кривая 5 на фиг, 2) несет в себе информацию о разности температур транзисторов 2 и 3, а также о температуре транзистора 2. Он равен

Usblz =S (K, T i +К АТс) ., где S — чувствительное т ь к температуре прямого напряжения на переходах база-х иттер транзисторов 2 и 3;

К и К вЂ соответствен коэффициенты усиления сигналов усилителя 4 пос— тоянного тока с ключом 6 и усилителя переменного напряжения 16 с синхронным детектором 5, которые определяются по соотношениям

К< П (8 Тк) (2)

)(S Т ) (3) 1529052

<" О Р л! У: Д и э о б р е т е н и!»

Устройство дл» иэмерс ния температуры, содержащее . рвич ый проoo раэователь тсмпературь„ состоящий иэ теплов J< II инимал шей плас тины, на которой р,. < 1»с .»=жень; с>дин над другим два тра»»э»»" 5< 1 а, эмиттеры кото—

ПС РЕМЕ»!НО 1 Н а НОЯ»»<е HII:.< И УC ИЛИ ТЕ»»Я

Юыг с

0 < тal» I»T< Il » !3, Е у. 1»HI< <

1 едал! Ii 11. 1 »<11 . Те :",eä М, Ходанич Е о р ре к т О р 11. 13; » с I I!»ь е в а

"»»ра 7 3

Подписное

1:1 ка 1 78- 0

ВНИИП»1 ГnCy »2 . я<о.u ) КОМИтЕ са ПО ИЭО<»,ЕтЕНИяМ И ОтКрЫтпяМ Прп ГЕНТ СГСР

11.3. 35, 1асква, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Прс из водств<-:11<о-15,,а . льскпй комбинат "Патент" г. Ужгоро;! л. Нг;»рина 101

< где U „ — величина выходного сигнала, пропорциональная температуре поверхности объекта контроля при статистической погреш—

pdB ной

При таки>; коэффициентах передачи величина выходного сигнала точно < n—

О-..нет т»ует температуре поверхности обьект» контроля. При настройке конк — 10

ppTHoI экэел»п;»яра устройства коэф— фи! Ие 1»т I Е,» и Е уточняются по слс.— ду»<5»1»е»й методике: первичный преобра—

ЗОВ;гГЕЛЬ УСтРОйСтна ПОМЕЩаЕтСЯ В тЕРмос гат с температурой Т.„(при эт<1м выполняются условия g1 =0 Т =Т ) и

5», изменением ко ффигп»ен»» усил< ния усили:еля постоя нно»О т; ка 4 добиваются равенства U =U . (корректпIISi I< ровка Е ); расположив первичный 20 преобразователь на образцовой поверх!»ости градуировочногп стенда, температура которого Т,, и, !»яме н 1» 11 коэффициент <усиления ус илителя переменногоо напряжения 1б, устанавливают 25 выходной сигн<»л 1;, =1: (корректиров»»и! ка К ).. постоянного тока, синхронный детектор, вход которого соединен с выходом усилителя переменного напряжения, а первый управляющий вход подключен к первому выходу тактового генератора, сумматор, первый ф»»пьтр и индикатор, О т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения т< чности иэмере— ния, в него введены три ключа, операционный усилитель, источник опорного напряжения, второй фильтр и два токозадающих резистора, первые выводы которых соединены с выходом иск точника опорного напряжения, à вторые вь»воды — с объединенными коллекторами и базами соответственно первого и второго транзисторов, эмиттеры которых соединены с выходом ог»ера1»ионного усилителя, неинвентирующий вход которого соединеH с общей шиной, а инвептирующий вход через первый и втОрОи ключи — с вторыми выводами соответственно первого и второго токозадающих резисторов, причем управляющий вход первого ключа соединен с первым выходом так т< ного генера тора, второй выход к торого соединен с управляющим входо.» втор<1го ключ--, вторым управляющим 1< ходом с»»нхронного детектора управл»»1< 1»»им входом тре— тьего ключа, вход которого подключен к выходу усилителя и< стоянного т-к», выход через второй ф»»льтр соединен с первым входом сула. атора, выход которого подключен к индикатору, а второй вход через первый фильтр соединен с выходом синхронного детектора,