Устройство для измерения температуры

 

Изобретение позволяет повысить точность измерения путем линеаризации выходного сигнала устройства. Высокая линейность достигается специальным подбором значений сопротивлений пассивных плеч моста. Мост содержит два одинаковых термосопротивления 1, 3, включенных в противоположные плечи моста, и два термонезависимых балансировочных сопротивления 2, 4, включенных в другие плечи. Величина одного балансировочного сопротивления выбрана равной 0,572 величины термосопротивления, величина другого составляет 1,748 величины термосопротивления при 0°С. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 К 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4763497/10 (22) 04.12.89 (46) 23.03.92. Бюл. М 11 (71) Пермский государственный университет им. А.M.Ãîðüêîão (72) А.Ю.Ощепков . (53) 536.531 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

O 473065, кл. 6 01 К 7/20, 1973. .Воробьев С.А. Электрические измерения незлектрических величин. Свердловск:

УПИ, 1975; с; 52-53.. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

5U„„1721449A1 (57) Изобретение позволяет повысить точность измерения путем линеаризации выходного сигнала устройства. Высокая линейность достигается специальным подбором значений сопротивлений пассивных плеч моста. Мост содержит два одинаковых термосопротивления 1, 3, включенных в противоположные плечи моста, и два термонезависимых балансировочных сопротивления 2, 4, включенных в другие плечи.

Величина одного балансировочного сопротивления выбрана равной 0,572 величины термосопротивления; величина другого составляет 1,748 величины термосопротивления при 0 С. 1 ил.

1721449

Изобретение относится к измерению температуры с помощью платиновых терморезисторов, включенных в мостовую схему.

Известны мостовые схемы, в которых для повышения чувствительности используются два одинаковых термореэистора, включенных в противоположные плечи моста.

Однако они обладают невысокой линейностью характеристики. Так, например, для линеариэации предлагается включить в цепь стабилизированного, источника питания термоэависимый делитель напряжения, Известна схема моста, содержащая два одинаковых платиновых термопреобраэователясопротивления, включенных в противоположные плечи измерительного моста, и два. термозависимых резистора, включенных в другие плечи измерительного моста.

Схема имеет невысокую линейность выходного сигнала.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем линеаризации мостовой схемы.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры, содержащем два одинаковых платиновых термопреобразователя сопротивления, включенных в противоположные плечи измерительного моста, значение термонезависимых резисторов выбирается равным

0,572 Ro и 1,748 Ro соответственно, где Ro — значение сопротивления платинового термопреобразователя сопротивления при

6оС

На чертеже изображено устройство для измерения температуры.

Мост состоит иэ двух термосопротивлений RtRg, имеющих при t = 0 С одинаковые значения Й1о = Язо = Ro, включенных в противоположные плечи, и двух постоянных термонечувствительных резисторов Я2. R4, которые подобраны из условия

R2 = 0,572 Ro, R4 = 1,748 Ro, (1) при этом обеспечивается условие балансировки места пуи нулевой температуре:

Я2 R4 = Ro (2)

Линеариэации моста в случае (1) объясняется следующим образом.

Зависимость платиновых проволочных сопротивлений от температуры имеет следующий вид:

R - R, (1 + а r —, ге). (3) где а= 3,988 10 1/гред;

Р 5,876 10 1/град2.

Для выходного сигнала моста U, запитанного постоянным током l, в квадратичном по параметру а t приближению можно получить формулу

О= IRo(К1 at+ К2(at )), где К1 и К2 — коэффициенты, имеющие сле5 дующий вид:

2 Ro

2 Ro+R2+R4

Я2 + R4 + 2 Ro

+Я4+ 2Я е = 2P/à = 0,074 (4) (5) 30

Вне указанного интервала коэффициент нелинейности становится большим и положительный эффект не достигается.

Мост содержит два термосопротивления 1,3 (R>. Яз), включенные в противоположные плечи моста, имеющие при 0 С одинаковые значения Rt0 = Язо = Ro, два постоянных термонечувствительных резистора 2,4 (Я2, Я4) и стабилизированный источник 5 тока. В измерительную диагональ моста включено регистрирующее устройство (не показано).

Устройство работает следующим образом.

Для измерения температуры платиновые сопротивления 1,3 помещают в испытуемую среду. Их сопротивления изменяются, возникает разбаланс моста, который линейно зависит от температуры и измеряется регистрирующим устройством, Проведенные численные расчеты, подтвержденные модельным экспериментом, показывают, что среднеквадратичная ошибка измерений, связанная с.нелинейностью мостовой схемы, уменьшается в 8 — 10 раз в диапазоне (-100)-(+100) С и в 20-25 раз в диапазоне (-50)-(+50) С, что означает соответствующее повышение точности измерения температуры, Из условия К2 = 0 находим:

15 Я2+ R4= 2 1 Яо =2,32 Ro. (6)

1+я

Решая систему уравнений (6), (2), получаем условие (1), При отклонении значений сопротивлений R2, R4 от указанных в этом условии в большую или меньшую сторону коэффициент нелинейности К2 становится отличным от нуля, что означает появление нелинейности в сигнале моста;

Параметр нелинейности р = К2/К1 для

25 случая R2 = R4 = Ro (прототип) равен 0,074.

ДлЯ значений R2 = (0,565...0,590) Ro (соответственно R4 = (1,770...1,695) Я)епараметр р составляет не более 10 от нелинейности, схемы.

1721449

Составитель А.Ощепков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Редактор Н. Гунько

Заказ 946 Тираж 375. 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

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее два одинаковых платиновых термопреобразователя сопротивления, включенных в противоположные плечи измерительного моста, и два термонезависимых резистора, включенных в другие плечи измерительного моста, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем линеаризации выходного сигнала устройства, значение

5 термонезависимых резисторов выбирается равным 0,572 Ro и 1,748 Ro соответственно, где Ro — значение сопротивления платинового термопреобразователя сопротивления при 0 С. ЭЯ