Способ дистанционного измерения активного сопротивления резистора и устройство для его осуществления

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к способам дистанционного измерения активных сопротивлений резисторов, например активных сопротивлений терморезисторов и термометров сопротивления. Сущность: способ включает измерение падения напряжения на измеряемом и масштабирующем резисторах, определение сопротивления как отношения падения напряжения на измеряемом и масштабирующем резисторах и умножение полученного отношения на известное значение масштабирующего резистора. Устройство для дистанционного измерения активного сопротивления резистора содержит источник тока, 4-проводную линию, масштабирующий и измеряемый резисторы, измерители падения напряжений на резисторах, устройство деления и умножитель. Выход умножителя является выходом устройства. Технический результат изобретения: повышение точности и стабильности измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам дистанционного измерения активных сопротивлений резисторов, например термометров сопротивления или терморезисторов, применяемых при регулировании температуры в хранилищах и других объектах.

Известен способ дистанционного измерения активного сопротивления резистора, например терморезистора, соединенного с измерителем 4-проводной соединительной линии. Через резистор пропускают стабильный ток по 2-м проводам от источника тока, а с помощью 2-х других проводов дистанционно измеряют падение напряжения на этом резисторе. Сопротивление резистора определяют как отношение измеренного падения напряжения к величине заданного тока, протекающего через резистор (см. Е.С.Левшина, П.В.Новицкий. “Электрические измерения физических величин, измерительные преобразователи”. Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.271, рис.11-15а).

Недостаток известного способа состоит в том, что точность и стабильность измерения активного сопротивления зависит от точности и стабильности источника тока, обеспечивающего протекание измерительного тока через это сопротивление. На практике обеспечить высокую стабильность и точность значения тока затруднительно по многим причинам: неидеальность источника тока, измерение переходных контактных сопротивлений, неидеальность задающих элементов обязательно будут изменять значение тока. С течением времени значение тока изменится. Однако в способе измерения эти изменения не учитываются, т.е. сопротивление по-прежнему будет определяться как отношение измеренного падения напряжения к изменившемуся значению тока, которое считается неизменным и стабильным. Это ухудшает точность и стабильность измерения.

Была поставлена задача повысить точность и стабильность дистанционного измерения активного сопротивления.

Заявляемым изобретением решена задача повышения точности и стабильности дистанционного измерения активного сопротивления, сохранив при этом все достоинства 4-проводного включения резистора. Это достигается тем, что в способе дистанционного измерения активного сопротивления резистора, при котором пропускают заданный постоянный ток через измеряемый резистор с помощью двух проводов 4-проводной соединительной линии, измеряют падение напряжения на этом резисторе и определяют сопротивление как отношение измеренного значения падения напряжения к заданному току. Согласно изобретению, постоянный ток пропускают через последовательно соединенные измеряемый и масштабирующий резисторы, дополнительно измеряют падение напряжения на масштабирующем резисторе, определяют отношение падений напряжения на измеряемом и масштабирующем резисторах, а результат получают умножением полученного отношения на величину известного сопротивления масштабирующего резистора.

В устройстве дистанционного измерения активного сопротивления резистора, содержащем источник постоянного тока, соединительную 4-проводную линию, измеряемый резистор, измеритель падения напряжения на измеряемом резисторе, выходные зажимы измеряемого резистора подключены к входам измерителя падения напряжения, согласно изобретению, дополнительно введены масштабирующий резистор с известным значением сопротивления, устройство измерения падения напряжения на масштабирующем резисторе, вычислительное устройство, содержащее последовательно соединенные делительное устройство и умножитель, масштабирующий резистор включен последовательно с источником тока на приемном конце соединительной линии, выход измерителя падения напряжения на измеряемом резисторе и выход измерителя падения напряжения на масштабирующем резисторе подключены соответственно к входам числителя и знаменателя делительного устройства, выход делительного устройства подключен к входу умножителя, умножитель имеет коэффициент умножения, равный величине сопротивления масштабирующего резистора, а выход умножителя является выходом устройства.

Заявляемый способ отличается от известного, принятого за прототип тем, что сопротивление измеряемого резистора определяют не по заданному току источника тока, а по измеренному, т.е. фактическому значению действительно существующему в цепи на момент измерения. Это осуществляется введением дополнительного масштабирующего резистора, измерением падения напряжения на нем в момент измерения, что при известном значении масштабирующего резистора равносильно измерению фактического тока. Значение измеряемого сопротивления при этом определится как отношение падения напряжения на нем к фактическому значению тока. В известном способе сопротивление определяется как отношение падения напряжения к заданному току

, где

R_x - измеряемое сопротивление,

U_x - падение напряжения на сопротивлении,

I_o - заданное значение тока.

В предлагаемом способе

, где

U_x - падение напряжения на измеряемом сопротивлении,

U_m - падение напряжения на масштабирующем резисторе,

R_m - известное (выбранное) значение сопротивления масштабирующего резистора.

В выражении (2) отношение U_м/R_м=I_ф - фактическое значение тока в момент измерения.

Сравнительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии его критерию “новизна”.

Из патентной и научно-технической литературы не известны вышеуказанные отличительные признаки способа и устройства в предложенной совокупности. Таким образом, заявляемый способ дистанционного измерения активного сопротивления резистора и устройство для его осуществления удовлетворяют критерию “изобретательский уровень”.

Предлагаемый способ и устройство для его осуществления могут быть использованы в системах сбора и обработки информации, в частности в системах дистанционного контроля и регулирования температуры с помощью резисторных датчиков температуры, удаленных от измерительных устройств. При этом повышается точность и стабильность измерения. Таким образом, предлагаемые способ и устройство удовлетворяют критерию изобретения “промышленная применимость”.

Заявляемый способ и устройство поясняются чертежом, где изображена структурная схема устройства, реализующего способ. На схеме обозначено: 1 - источник тока; 2 - масштабирующий резистор R_м; 3 - измеритель падения напряжения на измеряемом резисторе; 4 - измеритель падения напряжения на масштабирующем резисторе; 5 - делительное устройство; 6 - умножитель; 7-7’, 8-8’, 9-9’, 10-10’ - провода соединительной 4-х проводной линии с входными и выходными зажимами, показанными точками; 11 - измеряемый резистор R_x; 12 - вычислительное устройство; I_o - ток источника тока; U_x - напряжение на выходе измерителя падения напряжения на масштабирующем резисторе; F_вых - выходной сигнал вычислителя 12; F_м - множитель, равный известному сопротивлению масштабирующего резистора R_м.

Устройство работает следующим образом. После активизации источника тока 1 в цепи 1-7-11-10-2-1 течет ток I_o. С выходных клемм (на схеме не показаны) масштабирующего резистора 2 с известным значением сопротивления R_м измерителем падения напряжения 4 фиксируем падение напряжения U_м=I_oR_м. Одновременно на входных клеммах соединительных проводов 8-8’, 9-9’ фиксируется падение напряжения на измеряемом резисторе U_x=I_oR_х. Полученные напряжения подаются на входы вычислительного устройства 12, содержащего делительное устройство 5 и умножитель 6, причем напряжение U_x подается на вход числителя делительного устройства, а напряжение U_м подается на вход знаменателя делительного устройства. На выходе делительного устройства 5 получим:

Поскольку значение R_м известно заранее, остается лишь умножить результат деления в умножителе 6 на значение F_м=R_м, после чего на выходе вычислительного устройства будем иметь

1. Способ дистанционного измерения активного сопротивления резистора, при котором пропускают заданный постоянный ток через измеряемый резистор с помощью двух проводов 4-проводной соединительной линии, измеряют падение напряжения на этом резисторе и определяют сопротивление как отношение измеренного значения падения напряжения к заданному току, отличающийся тем, что постоянный ток пропускают через последовательно соединенные измеряемый и масштабирующий резисторы, дополнительно измеряют падение напряжения на масштабирующем резисторе, определяют отношение падений напряжения на измеряемом и масштабирующем резисторах, а результат получают умножением полученного отношения на величину известного сопротивления масштабирующего резистора.

2. Устройство дистанционного измерения активного сопротивления резистора, содержащее источник постоянного тока, соединительную 4-проводную линию, измеряемый резистор, измеритель падения напряжения на измеряемом резисторе, выходные зажимы измеряемого резистора подключены к входам измерителя падения напряжения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены масштабирующий резистор с известным значением сопротивления, устройство измерения падения напряжения на масштабирующем резисторе, вычислительное устройство, содержащее последовательно соединенные делительное устройство и умножитель, масштабирующий резистор включен последовательно с источником тока на приемном конце соединительной линии, выход измерителя падения напряжения на измеряемом резисторе и выход измерителя падения напряжения на масштабирующем резисторе подключены соответственно к входам числителя и знаменателя делительного устройства, выход делительного устройства подключен к входу умножителя, умножитель имеет коэффициент умножения, равный величине сопротивления масштабирующего резистора, а выход умножителя является выходом устройства.