Способ измерения температуры в натурных условиях

 

ОПИСАНИЕ «» 481796

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено08.01.73 (21) 1871868/18-10 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет(51) N. Кл.

g 01к 7/24

Государственный номнтет

Соната Инннстров СССР ва.долам нзюбретвннй н отнрытнй (43) Опубликовано 25.08.75Бюллетень № 31 (63) УДК 536.581 (O88. 8} (45) Дата оттубликования описания25.11.75 (72) Авторы изобретения

Н. Д. Юша и 10. А. Попов (71) Заявитель Новосибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского институты .транспортного строительства (54} СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ

Изобретение относится к области измере . ния температуры различных сред (воды, грунта и т. д,) в натурных условиях с по-.

Ф

:мо1цью термометра сопротивления и моста

Витс тона. б

В виду. большой точности метод измеренйя,температуры с. помощью термометра сацротивления и моста Витстона широко используется в промышленности для температурных измерений. Мост Витстона цри 1п этом находится, как правило, в стационар" ных нормальных температурных условиях о. (20+5 С}. Однако часто возникнет необходимость в использовании этого метода измерения в полевых условиях, например при та инженерных изысканиях, геокриологических исследованиях грунтов и т. д., где мост

Витстона должен находится в условиях переменной температуры окружающего воздуха (от -40 до +40 С). В этом случае йо возникает дополнительная трудноучитываемаа температурная тюгрешность моста Витстона.

Известны способы компенсации температурной погрешности моста, основанные на использовании специальных компенсирующих 35 устройств. Компенсирующее устройство со-. стоит либо из терькпарьт с линейной характеристикой, либо из полупроводников. Термопарный компенсатор включается последова- . тельно в цепь гальванометра. Термопарны.й и полупроводниковый компенсаторы должны находиться в тех же температурных условиях, в каких находятся плечевые резисторы моста. Однако каждый плечевой резистор имеет свой индивидуальный тепловой ре« жим, поэтому исключить полностью температурную погрешность моста с помощью термопарных и полупроводниковых компенсаторов практически невозможно. Этому мешает еще н то, что плечевые резисторы, полупроводники и термопары имеют совершенно различную тепловую инерцию. В виду указанных недостатков компенсаторы не нашли практического применения для компенсации температурной погрешности изме рительных мостов.

Предлагаемый способ учета температурной погрешности моста при измерении температуры различных сред (грунта воду и ,т. д.) в натурных условиях основан йа уче- i те температурного состояния всех плечевых резисторов, участвующих в измерении сопротивления термометра на момент его измерения. Этого достигают путем последовательного измерения термометра сопротивления и эталонного термостатированного резистора.

Фиг. 1 и 2 поясняют предлагаемый способ.

Равновесие моста Витстона выражается уравнением Rq R и "о

Rg

Для случая измерения сопротивления термометра Ц в натурных условиях это отношение примет вид t R s ®

Rt Rg и где Ng — отсчет показания моста (т. е.

В;-В„+Ьйщ );

К вЂ” сопротивление термометра.

При измерении сопротивления эталонного резистора Я g в натурных условиях бу- "О дем иметь 3 RS

И (3)

Rg где И y — отсчет показания моста; — сопротивление эталонного резистора. М

Так как . за короткий промежуток времени (1-2 мин) последовательного измере,ния сопротивления термометра и эталонного резистора тепловой режим . моста существенно не изменится, а следовательно, не изменится и отношение ", то его

Д можно принять постоянным. Поэтому правые части равенства (2} и (3) будут равны, а следовательно, и их левые части тоже будут равны. На основании равенства выражений (2) и (3) можно определить истинное значение сопротивления термометра из выражения ь Мэ

R)

Д

Откуда сопротивление термометра R f бу лет равно Й

5 = К

Таким образом, благодаря использованию термостатированного эталонного сопро- - тпвления, можно определить удельную температурную погрешность моста на единицу измеряемого сопротивления и вычислить истинное значение сопротивления термоме r— ра С целью достижения большей точности измерения и вычисления сопротивления термометра значение сопротивления эталонного резистора необходимо брать по возможности близким (10+20%) к значе55 нию сопротивления термометра, . В этом случае в измерении термометра и эталон ного резистора будут участвовать одни и

re же плечевые резисторы моста, что позволяет определить температурную погрешность моста с высокой степенью точности.

Последовательность измерения сопротивления термометра и эталонного резистора может быть любой. Однако важно, чтобы промежуток времени между измерением сопротивления термометра и эталонного резистора был по возможности меньшим.

B отдельных случаях можно рекомендовать измерять эталонный резистор дважды— перед измерением термометра и после его измерения, что позволит еще более точно определить истинное значение термометра сопротивления. Такую последовательность следует применять в первый период работы измерительного моста после резкой перемены температуры окружающего воздуха (при перемещении из помещения на открытый воздух и т. ц.), когда температурная погрешность растет исключительно быстро (см, фиг. 2). При длительном пребывании моста в определенной температуре измерение сопротивления эталонного резистора можно производить после измерения нескольких термометров.

Эталонный резистор можно термостати-: ровать различными способами в том числе и по принципу термостатирования холодных" спаев термопар.

В виду того, что эталонный резистор представляет единое целое, его можно термокомпенсировать с помощью уопупроводникового терморезистора.

Таким образом, использование предло гаемого способа учета температурной uqгрешности моста при измерении температур сред в натурных условиях позволяет: а) измерять температуру различных сред " помощью термометра сопротивления и моста Витстона в условиях изменяющейся теглпературы окружающего воздуха; б) значительно увеличить точность изМерения; в) использовать различные типы измерительных мостов без их предварительной градуировки на отрицательные температуры..

Предмет изобретения

Способ измерения температуры в натурных условиях с помощью термометра сопротивленчя и моста Витстона путем сравнения условия равновесия моста при эталонном термостабилизированном резисторе и термометре сопротивления, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью исключения температурной погрешности моста Витстона, производят поочередное измерение сопротивлений эталонного термостабилизированного резистора и гермо481796

Составите<аь!! Psfarc. на

e:(а" "р . 1 вано ва

Гехре4 И.1(аранцашова Корректор;,.(т! 3 акая

Цдд Гф

Тираж 7 т11) Il o.(нисвое

11!!1!!!!!3! f осударствеииосо коми<иста Со«(ч а Иииилр«ы (((:Е и О д< .1 «М и а <<(< р < ч < .и и Й и <и к р ил и Й

Мвскпа, 113035, !<ау(и<.кая наб., 4! fp, а и<рви) ие cf fRiPlgl g, М<и е<ва f а9 f>< р< жкииская иаГ<, Р! метра сопротивления и на основании полученных показаний моста Витстона и известном значении эталонного термостабилизированного резистора внчиды(от ис t нн ное значение сопротивления тер. Io;,1<= т1<а сопротивления.