Устройство для измерения температуры
Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в гидрои геофизических измерениях. Решается задача повышения чувствительности и точности измерения. Устройство для измерения температуры содержит датчик 1 из параллельно соединенных термистора 2 и резистора 3, линейный преобразователь 4 сопротивления в электрический сигнал, блок 5 извлечения квадратного корня и измерительный прибор 6. Сопротивление резистора 3 выбирают в соответствии с приводимой формулой. Наличие указанных элементов и связей между ними дает выигрыш в точности в 1,5 раза и чувствительности в 4/3 раза. Устройство может быть реализовано на базе RC-генератора с Г-образной фазосдвигающей цепью, совмещающего функции линейного преобразователя и блока извлечения квадратного корня. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (5)) 5 G 0) К 7/24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (2)) 4491809/24-10 (22) 12.08.88 (46) 07.06.90, Вюл. В 21 (72) В.Е.Прохоров и А.E.Ñòðåëè÷åâà (53) 586.53(088.8) (56) Патент США У 3652.921, кл, 323/69, С 05 Р 3/00, опублик.
28.03.72, Левшина Л.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин . Л.: Энергоатомиздат, 1983, с. 272-273. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в гидро- и геофизических измерениях, Решается задача ho2 вышения чувствительности и точности измерения. Устройство для измерения температуры содержит датчик 1 иэ параллельно соединенных термистора 2 и резистора 3, линейный преобразователь 4 сопротивления в электрический сигнал, блок 5 извлечения квадратного- корня и измерительный прибор 6.
Сопротивление резистора 3 выбирают в соответствии с приводимой формулой.
Наличие указанных элементов и связей между ними дает выигрыш в точности в 1,5 раза и чувствительность в
4/3 раза. Устройство может быть реализовано на базе КС -генератора с Гобразной фазосдвигающей цепью, совмещающего функции линейного преобразователя и блока извлечения квадратного корня. 1 ил.
1569592
Изобретение относится к технике температурных измерений и может быть использовано в гидро- и геофизических исследованиях, а также при измерении низких температур.
Целью изобретения является повышенне точности и чувствительности изме-. рения температуры.
На чертеже представлена блок-схе- 1р ма устройства.
Устройство содержит датчик 1., включающий термистор 2 и параллельный ему резистор 3, линейный преобразователь
4 сопротивления в электрический сиг- 15 нал, блок 5 извлечения квадратного кадрия, вход которого подключен к выходу линейного преобразователя 4, а выход — к входу измерительного прибора 6. 20
Устройство работает следующим образом, Линейный преобразователь 4 преобразует сопротивление датчика 1 в электрический сигнал, который поступает,25 на вход блока 5 извлечения квадратного корня,а с его выхода — на вход измерительного прибора 6, с помощью которого измеряют выходной параметр и по нему устанавливают температуру как ли-3р нейную функцию этого параметра.
Количественно выигрыш в точности и чувствительности можно оценить по двум показателям — относительной нелинейности С (отношение кубичной ком- 35 поненты выходного параметра к линейной) и относительной чувствительности
S (отношение линейной компоненты к среднему значению выходного парамет" ра). Сопротивление датчика К =К (! К, 4О
1 -1
К- Ко ехр В(- )s где R - сопротивление термистора при о
/ температуре Tei  — постоянная термистора. В известном устройстве выходной параметр А R а описываемый
A„ fR т/1
Полагая, что P=R, запишем разложение этой функции в ряд Тейлора в 5О окрестности точки Т ()=F, F (T-Т,)+-F"(Т-Т,)
+ —, F, (Т-Т,), 1 о
55 где у,р, ...,,F," — значения самой функциИ и ее производных при темпер," туре Т,, равные
F, = К," (Т,);
F, =Î,5К/R ;
F = (2К,R", -(R ) 1 /4R ; — R ) 1/8R I (1) (2) . (3) (4) где К, К, R " — производные темт пературной зависимости составного резистора Кт.
I
BR К, R т T (R+R ) (5) 7
ВК К, T+(R+R ) PR(B+2T ) о о, (6) — R, (В-2Т,)1;
BR Ro
RT Т (R+R )4 C-R (В + 6ВТо о
+ 6T,) - 4R,R(B 3T, )— (7) - R (В -бВТ +6T ) В известном устройстве величина этого резистора R„=R (В-2Т ) /(В+2Т 0), что, учитывая В Ъ То, почти вдвое меньше, чем R Здесь и далее индекс и 11 и относится к известному устройству, "u" - к предлагаемому. Сравним следующие показатели качества для предлагаемого и известного устройств: относительную чувствительность S (отношение линейного члена разложения к среднему значению при температуре T,); и Кт/Кт n /F R / Кт ° и относительную нелинейность (отношение кубического члена к линейному):
G„=R,/(3 R )l п /()1 ="=o
Подставляя в .S и С соответствую- щие значения К,Р и их производных (1)(7) и учитывая, что для Sä, Gя значение параллельного резистора равно
Ки, а для Яи, Ся-R, полу им
Условием линеаризации является компенсация нелинейности второго порядка, Поэт6му, приравнивая F=0, находим необходимое значение сопротивления параллельного резистора для описываемого устройства
2Rî(B-2То)/(B+4T ) 1569592 6
= С 1 R . При этом датчик R включат ется на место одного иэ сопротивлений моста, Функцию измерителя выпол5 няет периодомер, Формула изобретения
Сравнение чувствительности дает
S„= 4/3 Б„, а при условии В))Т, получим для нелинейностей
С„= 2/3 GÄ, где индексы "n" и "и" соответствуют предлагаемому и известному устройствам, Первое равенство означает, что 1 погрешность нелинейности в предложенном устройстве меньше в 1,5 раза, а второе — что чувствительность выше в 4/3 раза.
Наиболее просто предложенное усТройство реализуется на базе RC-генератора с Г-образной сдвигающей цепью или мостом Вина в обратной связи. Такой генератор совмещает функции линейного и промежуточного преобразовате30 лей, если в качестве выходного параметра выбрать период колебаний Т=
2Rо(В-2To)/(В+4To) > где R
В
Т0 сопротивление резистора; — постоянная термистора; средняя температура в измеряе-! мом диапазоне:, — сопротивление ..термистора при температуре То, Ro
Составитель Е.Рязанцев
Редактор Л.Гратилло Техред М.Дидык Корректор H,ревская
Заказ 1438, Тираж 509 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101
2 (В-.2To ) /2Т ;
1 2
S„= - -(В-2Т,) /2Т,; ,2
G =--В/Т и 2 о
1 2Те 17,g1 2
= -1,-+ — + -(--) В /т . ц 3 ЗВ 2 В ) Устройство для измерения температуры, содержащее включенные параллельно термистор и резистор, связанные с входом линейного преобразователя сопротивления в электрический сигнал, и измерительный прибор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности введен блок извлечения квадратного корня, вход которого подключен к выходу линейного преобразователя сопротивления в электрический сигнал, а выходк входу измерительного прибора, причем величина сопротивления резистора определяется соотношением
