Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к области температурных измерений и позволяет повысить точность измерения путем улучшения помехозащищенности. Сигнал с термопреобразователя 14 сопротивления, подключенного через первую образцовую меру 13 сопротивления к вторичной обмотке 11 второго трансформатора 8, компенсируется сигналом, формируемым на вторичных обмотках 10, 7. Измерение компенсирующего сигнала осуществляется изменением числа витков регулируемой обмотки 4. Момент компенсации фиксируется детектором 19 равновесия. Связь между детектором 19 равновесия, обмотками 10,6 трансформаторов , потенциальными и токовыми выводами термопреобразователя 14 сопротивления выполнена проводом в двойном экране. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 К 7/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4727141/10 (22) 07.08.90 (46) 07.06.92. Бюл. ЬЬ 21 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) Ф.Б. Гриневич, А,А. Михалб и M.Н. Сурду (53) 536.531 (088.8) (56) Вепшек Я. Измерение низких температур электрическими методами. — M.: Энергия; 1980, с. 147-166.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1362959, кл, G 01 К 7/20, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к области температурных измерений и позволяет повы„„SU „„1739213 А1 сить точность измерения путем улучшения помехозащищенности. Сигнал с термопреобразователя 14 сопротивления, подключенного через первую образцовую меру 13 сопротивления к вторичной обмотке 11 второго трансформатора 8, компенсируется сигналом, формируемым на вторичных обмотках 10, 7. Измерение компенсирующего сигнала осуществляется изменением числа витков регулируемой обмотки 4. Момент компенсации фиксируется детектором 19 равновесия. Связь между детектором 19 равновесия, обмотками 10, 6 трансформаторов, потенциальными и токовыми выводами термопреобразователя 14 сопротивления выполнена проводом в двойном экране. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

fO

1739213

20

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для высокоточного измерения температуры жидких и газообразных веществ при помощи термопреобразователей сопротивления.

Известны трансформаторные мосты для измерения температуры при помощи термопреобразователей сопротивления, Недостатком известной измерительной цепи является значительная сложность, обусловленная тем, что для обеспечения четырехзажимного подключения объекта необходимы два трансформаторных делителя напряжения. Аналогичный недостаток характерен для другой известной цепи. Наличие двух детекторов равновесия усложняет задачу автоматизации процесса уравновешивания. Кроме того, из-за необходимости дважды уравновешивать измерительную цепь увеличивается время измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является известный трансформаторный термометрический мост.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная низкой помехоустойчивостью.

Цель изобретения — повышение точности измерения, Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее генератор напряжения, подключенный к первичной обмотке первого трансформатора с одной регулируемой и двумя нерегулируемыми вторичными обмотками, одна из которых выполнена из экранированного провода, второй трансформатор с вторичной обмоткой, выполненной из экранированного провода, первичная обмотка которого соединена с регулируемой вторичной обмоткой первого трансформатора, а первый вывод вторичной обмотки соединен с первым входом детектора равновесия, второй вход которого соединен с экраном провода этой обмотки и общей шиной устройства, а второй вывод вторичной обмотки второго трансформатора экранированным проводом соединен через первую нерегулируемую вторичную обмотку первого трансформатора, выполненную из экранированного провода, с первым потенциальным выводом термопреобразователя сопротивления, второй потенциальный вывод которого подключен к общей шине устройства, а первый токовый вывод соединен с первым выводом первой образцовой меры сопротивления, второй вывод которой соединен с первым выводом второй нерегулируемой вторичной обмотки первого трансформатора, введена вторая образцовая мера сопротивления, а первый и второй трансформаторы снабжены дополнительными вторичными обмотками,:при этом первый вывод дополнительной вторичной обмотки второго трансформатора соединен с общей шиной устройства, а ее второй вывод соединен через дополнительную вторичную обмотку первого трансформатора с первым выводом второй образцовой меры сопротивления, второй вывод которой соединен с вторым токовым выводом термопреобразователя сопротивления, причем второй вывод второй вторичной нерегулируемой обмотки первого трансформатора соединен с общей шиной устройства, соединение второго вывода первой образцовой меры сопротивления с первым выводом второй нерегулируемой вторичной обмотки первого трансформатора выполнено проводом в двойном экране, причем второй вывод второй образцовой меры сопротивления соединен с вторым токовым выводом термопреобразователя сопротивления через внешний экран провода, внутренний экран которого подключен к общей шине устройства, соединение первого потенциального вывода термопреобразователя сопротивления с вторичными экранированными обмотками первого и второго трансформаторов и детектором равновесия выполнено проводом в двойном экране, а подключение второго потенциального вывода термопреобразователя сопротивления к общей шине устройства выполнено через введенные внешние экраны, соединенные последовательно.

Отличительными признаками предлагаемого устройства являются две дополнительные обмотки и вторая образцовая мера сопротивления совместно с новыми связями, а также двойное.экранирование соответствующих связей, В предлагаемом устройстве последовательно вкл ючен ные дополнительные обмотки и мера сопротивления выполняют функцию источника тока, отбирающего на себя ток, протекающий через термопреобразователь и таким образом позволяет при заземленном детекторе равновесия (ДР) заземлить первую перемещенную обмотку питания.

В предлагаемом устройстве совмещена электростатическая защита (внутренний экран) и бифилировка (внешний экран) тока, протекающего через термопреобразователь, а также совмещена эквипотенциальная защита (внутренний экран) и бифилировка (внешний экран} напряжения неравновесия, приложенного к ДР. При

1739213 этом эффективная экранировка обеспечивается без применения активных элементов.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 напряжения (Г), первый трансформатор 2 с первичной обмоткой 3, подключенной к генератору, одной регулируемой 4 и тремя нерегулируемыми 5 — 7 вторичными обмотками, второй трансформатор 8 с первичной обмоткой 9, которая подключена к обмотке

4 и двумя нерегулируемыми вторичными обмотками 10 и 11, две образцовые меры 12 и

13 сопротивления (R1 и Ro), термопреобразователь 14 сопротивления (Rt) с двумя токовыми 15, 16 и двумя потенциальными 17, 18 выводами, а также детектор 19 равновесия (ДР). Токовый вывод 15 через последовательно включенные меру 13 и обмотку 6 подключен к общей шине. Токовый вывод 16 через последовательно включенные внешний экран 20, меру 12, обмотки 5 и 11 подключен к общей шине. Внутренний экран 20 со стороны обмотки 6 также подключен к общей шине. Потенциальный вывод 17 через последовательно включенные обмотки

7 и 10 подключен к одному из входов ДР, причем вся связь и обмотки выполнены экранированным проводом, экран которого подключен к второму входу ДР и общей шине. Потенциальный вывод 18 через последовательно включенные внешние экраны

21-23 подключен к второму входу ДР и общей шине.

Устройство работает следующим образом.

Под действием напряжения генератора

Uo в цепи обмотка 6, мера 13, термопреобразователь 14 протекает ток Ip:

1о =0о

ITl3 Rp + Rl

Этот ток должен вернуться к своему источнику (обмотка 6). Происходит это через цепь вывод 16, экран 20, через меру 12, обмотки 5 и 11. Число витков обмоток 5 и 11 выбирают таким образом, чтобы

0о (m6 + m4 m11

Rt m3 п13 mg

Ток 1о вызывает падение напряжения на термопреобразователе Ut. На ДР поступает разность напряжений, развиваемых на обмотках 7 и 10 и напряжения 06 Путем изменения числа витков обмотки 4 достигают равенства нулю напряжения на входе

ДР.

При Ro»Rt уравнения равновесия можно записать следующим образом

55 ления Rp и R1. При термостатировании образцовых мер можно получить точность измерения на уровне чувствительности, а именно 0,0001 С. Следовательно, в предлагаемом устройстве точность измерения увеличится в 10 раз по сравнению с известным, Формула изобретения

1. Устройство для измерения температуры, содержащее генератор напряжения, подключенный к первичной обмотке первого трансформатора с одной регулируемой и двумя нерегулируемыми вторичными обмотками, одна из которых выполнена из экранированного. провода, второй

m6 Rto (1 +Ct t) п13 Rî

П17 + П14 П1 10

m3 m3 mg

Обмотка 7 служитдля уравновешивания цепи при t = 0 С. Поэтому число витков этой обмотки выбирают исходя из соотношения 1о

m7 =m6

Ro

Исходя из уравнения равновесия с учетом последнего выражения для текущей температуры получают

m1o Ro

t=m4 ° а

15 п161 mg Rtp

Таким образом, отсчет температуры осуществляется по количеству витков обмотки 4, при достижении равновесия в измерительной цепи. Внешний экран 20

20 служит для того, чтобы до минимума свести площадь контура, по которому протекает ток термопреобразователя. Поскольку центральная жила и внешний экран 20 имеют разные потенциалы, то между ними распо25 ложен внутренний экран 20, осуществляющий электростатическую экранировку.

Поскольку обмотки 7 и 10 выполнены экранированным проводом, экран которого заземлен, то при достижении равновесия центральная жила и внутренний экран на всем протяжении от ДР до термопреобразователя будут находиться под одинаковыми потенциалами. Следовательно, электростатическая помеха не будет поступать на вход

35 ДР. Потенциальный электрод 18 термопреобразователя заземляется через последовательно включенные внешние экраны 21 — 23, обеспечивая тем самым минимальную площаьд контура, в котором действует сигнал

40 неравновесия.

Подобного рода экранировка позволяет значительно, более чем в 100 раз, увеличить отношение сигнал/помеха, B итоге точность измерения температуры в предлагае45 мом устройстве будет определяться стабильностью образцовых мер сопротив1739213

Составитель Т.Варфоломеева

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор Е.Папп

Заказ 1996 Тираж 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 трансформатор с вторичной обмоткой, выполненной из экранированного провода, первичная обмотка которого соединена с регулируемой вторичной обмоткой первого трансформатора, а первый вывод вторичной обмотки второго трансформатора соединен с первым входом детектора равновесия, второй вход которого соединен с экраном провода этой обмотки и общей шиной устройства, а второй вывод вторичной обмотки второго трансформатора экранированным проводом соединен через первую нерегулируемую вторичную обмотку первого трансформатора, выполненную из экранированного провода, с первым потенциальным выводом термопреобразователя сопротивления, второй потенциальаный вывод которого подключен к общей шине устройства, а первый токовый вывод соединен с первым выводом первой образцовой меры сопротивления, второй вывод которой соединен с первым выводом второй нерегулируемой вторичной обмотки первого трансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введена вторая образцовая мера сопротивления, а первый и второй трансформаторы снабжены дополнительными вторичными обмотками, при этом первый вывод дополнительной вторичной обмотки второго трансформатора соединен с общей шиной устройства, а ее второй вывод соединен через дополнительную вторичную обмотку первого трансформатора с первым выводом второй образцовой меры сопро5 тивления, второй вывод которой соединен с вторым токовым выводом термопреобразователя сопротивления, причем второй вывод второй вторичной нерегулируемой обмотки первого трансформатора соединен

10 с общей шиной устройства.

2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ e eс я тем, что соединение второго вывода первой образцовой меры сопротивления с первым выводом второй нерегулируемой

15 вторичной обмотки первого трансформатора выполнено проводом в двойном экране, причем второй вывод второй образцовой меры сопротивления соединен с вторым токовым выводом термопреобразователя со20 противления через внешний экран провода, внутренний экран которого подключен к общей шине устройства, а подключение второго потенциального вывода термопреобразователя сопротивления к об25 щей шине устройства выполнено через введенные экраны, соединенные последовательно и охватывающие соединение выводов вторичной обмотки второго трансформатора с детектором равновесия и

30 первым потенциальным выводом термопреобразователя сопротивления,