Устройство для измерения температуры
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)э 6 01 K 7/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4639354/10 (22) 17.01.89 (46) 23ЛИ.91. Бюл. f4 15 (72) Ю.В.Подгорный, B.È.Bîðîïàåâ и В.C.Барабаш . (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
t4 1384966, кл. G 01 К 7/24, 1988.
Авторское свидетельство СССР
N. 994932, кл. G 01 К 7/16, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения температуры. Четыре генератора 1-4 тока создают ток через термометры сопротивления и. эталонные резисторы. Дифференци,, Я2,, 1643957 А1 альные масштабные усилители 5 и 6 выделяют разность падений напряжений на эталонном резисторе и термометре сопротивления и усиливают ее. Этот сигнал преобразуется в частоту соо ветствующими преобразователями 7 и 8 напряжение — частота. Выходная частота преобразователей 7 и 8 напряжение — частота поступает на вход блока 9 выделения разностной частоты. Сигнал с выхода блока 9 выделения раэностной частоты поступает в блок 10 цифровой обработки частотного сигнала, где осуществляется преобразование раэностной частоты в значение измеряемой температуры с введением коррекции от нелинейности зависимости температура — сопротивление термометра сопротивления. 1 ил.
1643957
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры.
Цель изобретения — повышение точности при одновременном повышении надежности измерения.
На чертеже приведена структурная схема устройства.
Устройство для измерения температуры содержит генераторы 1 — 4 тока, дифференциальные масштабные усилители 5 и 6, преобразователи 7 и 8 напряжение — частота, блок 9 выделения разностной частоты, блок 10 цифровой обработки. частотного сигнала, термометры сопротивления Rt1 и
Rt2 и эталонные резисторы й, и Й1.
Сопротивление эталонного резистора й, выбирается равным сопротивлению термометра сопротивления в конечной точке диапазона измеряемых температур, а сопротивления эталонного резистора R1 равно сопротивлению термометра сопротивления в начальной точке диапазона.
Устройство работает следующим обра. зом.
Четыре одинаковых генератора 1-4 тока создают падения напряжения на термометрах сопротивления Rtl, Rt2 и эталонных
РезистоРах Ro и. R1. ДиффеРенЦиальные масштабные усилители 5 и 6 выделяют разность падений напряжения на эталонном резисторе и термометре сопротивления и усиливают ее. Эта разность прикладывается к входу соответствующих преобразователей 7 и 8 напряжение — частота.
Выходная частота преобразователей напряжение — частота поступает на блок 9 выделения разностной частоты, формирующий íà своер выходе частотный сигнал, равный разности частот преобразователей 7 и
8, который поступает в блок 10 цифровой обработки частотного сигнала, осуществляющий преобразование разностной частоты в значение измеряемой температуры с введением коррекции от нелинейности зависимости температура — сопротивление термометра сопротивлений, При таком построении измерительной схемы изменение температуры от минимального измеряемого значения до максимального вызывает уменьшение частоты на выходе преобразователя 7 напряжение—
ЧаСтОта От fmax ДО fmln И УВЕЛИЧЕНИЕ ЧаСтОтЫ на выходе преобразователя 8 напряжение—
ЧаСтста От fmln ДО fmsx, ЧтО ДаЕт ВОЭМОжНОСтЬ получения на выходе блока 9 выделения разностной частоты удвоенной крутизны преобразования температура — частота при практически полной компенсации дрейфов элементов схемы.
Действительно, если падение напряжения на резисторах, выходные напряжения масштабных дифференциальных усилителей и выходные частоты преобразователей
5 напряжение — частота определяются соответственно выражениями
U IR;
u„„„-U,,+К.О; (1)
f fo+ KfUAy, 10 где U- падение напряжения на термометре сопротивления или эталонном резисторе, Ом;
Оду — выходное напряжение дифференциального масштабного усилителя, В;
15 0,м — начальное смещение дифференциального масштабного усилителя, В;
Ки — коэффициент усиления дифференциального масштабного усилителя;
4 — начальная частота преобразователя
20 напряжение — частота;
Кг — крутизна преобразования преобразователя напряжение — частота Гц/В, то частоты на входе блока выделения разностной частоты следующие:
fo + Kf Осм + Kf ) и (12Ro — 11Й11):
=Хо + Кг" бэсм + Кг Ки (14Rt2 — 1зй1), (2) где f и т — частоты с выходов преобразо30 вателей 7 и 8 напряжение — частота соответственно;
fo и fo" — начальные частоты преобразователей 7 и 8 напряжение — частота соответственно;
К и К " — крутизна преобразования преобразователей 7 и 8 напряжение — частота соответственно;
Uo ., 1 1 — начальные смещения дифференциальных масштабных усилителей 5 и 6 соответственно;
Ки, Ки" — коэффициенты усиления дифференциальных масштабных усилителей 5 и 6 соответственно;
11 — 14 — токи генераторов 1-4 тока;
Й11 = Й12 — сопротивления термометров сопротивлений Й 1 и Rt2 зависящие от температуры, Ro u Rl — сопротивления эталонных резисторов.
Разностная частота L9 на выходе блока
9 выделения разностной частоты
=\ о fo )+(КИ Йм
fl
I Ii И I I I
Кг Ucw (+ (Kf Kè IèRt2+ Kf Kè 11Й!1) (Kf Ки 13 R1+ Kf Ки 12Ro) (3)
При первоначальной калибровке устройства параметры одноименных блоков устанавливаются одинаковыми, т.е.
1543957
Лfo= 2К К t(Rt — Я.). (б)
При этом крутизна преобразования
S -= д Л
= 2KfKg 1, (7) Выражение(7) показывает, что крутизна преобразования предлагаемого устройства вдвое выше известного, что позволяет повысить точность измерения.
Формула изобретения
Устройство для измерения температуры, содержащее генератор тока, выходом подключенный к общей шине через термометр сопротивления, эталонный резистор, преобразователь напряжение — частота и блок цифровой обработки частотного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью
Составитель В. Ярыч
Техред M.Ìîðãåíòàë
Редактор О. Головач
Корректор М. Самборская
Заказ 1233 Тираж 399 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 то = fo
Kf1 = Kf" = Kf; (4)
Ки = Ки" = Ки
UcM = Йм"= 0
11 = 1г - 1э = !а = !.
Учитывая, что Rtz = Rtt = Rt, сопротивления эталонных резисторов можно выразить в виде
AR
ВО = Rtmax = %0 +
R1 Rtm! è Rto 2
h,R, (5) гДе В1 !„, Rtmax сопРотивлениЯ теРмометров сопротивления в начальной и конечной точках диапазона измерений, Ом;
Rt< — сопротивления термометра сопротивления в середине диапазоне измерений, Ом;
Л R — приращение сопротивления термометра сопротивления Hp диапазоне измерений, Ом.
Разностная частота оп ределяется выражением повышения точности при одновременном повышении надежности измерения, в него введены второй, третий и четвертый генераторы тока, второй термометр сопротивле5 ния, второй эталонный резистор, первый дифференциальный масштабный усилитель, подключенный выходом к первому преобразователю напряжение — частота, последовательно соединенные второй диф10 ференциальный масштабный усилитель, второй преобразователь напряжение — частота и блок выделения раэностной частоты, подключенный вторым входом к выходу первого преобразователя напря15 жение — частота, подключенного к первому дифференциальному масштабному усилител о, инвертирующим входом подключенному к выходу первого генератора тока, а неи!!вертирующим входом — к выходу второго
20 генератора тока и через первый эталонный. резистор соединенному с общей шиной, выход третьего генератора тока через второй термометр сопротивления соединен с общей шиной и непосредственно подключен
25 к инвертирующему входу второго дифференциального масштабного усилителя, неинвертирующим входом подключенного к выходу четвертого генератора тока и через второй эталонный резистор соединенного
30 с общей шиной, выход блока выделения разностной частоты подключен к блоку цифровой обработки частотного сигнала, при этом
35 йо = RtmaÄ Rt = Rtm!Ä где R<, R1- величина сопротивления первого и второго эталонных резисторов соответственно;
Rtmfp Rtmax Величина сопротивления термометра сопротивления в крайних точках диапазона изэерений.
