Устройство для измерения разности температур

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

<щ779824 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(51)М. Кл. (22) 3аявлемо 09.11.78 (21) 2683779/18-10

G. 01 К 7/16 с присоединением заявки Но— (23) Приоритет -.

Гвсудврственвый «омнтет

СССР во делам нзобретеннй н от«рытнй

Опубликовано 15.1180, Бюллетень HP 42

Дата опубликования описания 15.11.80 (53) УДК 536.532 (088. 8) В. Д. Гркнец ФЯ . Р

Ф:" ..=:,.-, -;-. „

Львовский ордена Ленина политехнический институт (72) Автор м.зобретения (7! ) Заявитель

Г (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ

ТЕМПЕРАТУР

Изобретение отиосится к области термометрии и может быть использова но при точном измерении разности температур с использованием в качестве датчиков терморезистивных термометров.

Иэвестно устройство для измерения разности температур, представляющее собой неравновесннй четырехплечный мост, в смежные плечи которого включенч термометры сопротивления, при- ® чем выходное напряжение, снимаемое с измерительной диагонали пропорционально разности измеряемых температур $1). !

Недостатком такого устройства является влияние .сопротивления линии связи на точность измерения разности температур.

Наиболее блИзким по технической Я сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения разности температур, содержащее два последовательно соединенных термометра сопротивления, под- 25 ключенных к стабилизатору, две пары кличей, выходы которых через резисто ры подключены к усилителю переменного тока, демодулятор, усилитель пос тоянного тока, последовательно сое- Зф диненные резистор обратной связи и масштабный резистор, подключенные к выходу усилителя постоянного тока и генератор (2).

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения, которая обусловлена разбросом номиналов сопротивлений схемы вычитав.— щего усилителя и наличием коэ*фициента ослабления синфаэной составляющей используемого в устройстве дифференциального усилителя.

Целью изобретения является повышение точности измерения разности температур.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство дополнительно введена пара ключей, выходы которых через резистор подсоединены к входу усилителя переменного тока, причем вход одного ключа соединен с общей схемой, а вход второго ключа подключен к средней точке соединения масштабного резистора и резистора обратной связи.

На чертеже представлена .блок-схема ,устройства для измерения разности температур, которое содержит термометры сопротивления 1, 2, стабилизатор тока 3, первую пару ключей 4, 5, 779824 ()и =

2 (2 ).

На вход усилителя переменного тока

14 поступает переменная составляющая у вторую пару кличей б, 7, третьи пару ключей 8, 9, генератор 10, резис торы 11, 12, 13, усилитель перемен;ного тока 14, демодулятор 15, усилитель постоянного тока 16, масштабный резистор 17 и резистор обратной связи 18. 5

Два термометра сопротивления 1 и

2, помещенных в среды, разность температур которых необходимо измерить, подключены четырехпроводной линией связи последовательно, к выводам ста- !О билиэатора тока 3, -нижний вывод которого эаземлен. Выходы первой пары ключей 4 и 5, второй пары ключей б и 7 и третьей пары ключей 8 Ы 9 соответственно через резисторы 11, 12 и

13 подключены к входу усилителя переменного тока 14, выход которого через демодулятор 14, усилитель постоянного тока 16 соединен с выходом устройства и последовательной цепочкой, состоящей из последовательно соединенных масштабного резистора 17 и резистора обратной связи 18.

Входы первой парй кличкой 4 и 5 подключены к потенциальным выходам термометра 1, входы второй пары б и

7 соединены с потенциальными выводами термометра 2, а входы третьей пары ключей 8 и 9 подключены соответственно к общей шине и обшей точке резисторов 17 и 18. 30

Противофаэ ные выходы генератора

10 подсоединены соответственно на входы управления ключей 4, 7, 8 и 6

5, 6, 9. Один из выходов генератора

10 соединен с входом управления де- 35 модулятором.

Устройство работает следующим об разом. Ток 3> стабилизатора тока 3, протекая через термометры 1 и 2, создает относительно общей шины на их потенциальных выводах падение напряжения, при этом в один иэ полупе-риодов выходного напряжения генератора 10 включаются ключи 4, 7 и 8 и на входы резисторов 11, 12 и 13 подаются соответственно напряжения 4>

04, 07 и О, где 04 и 07 падения напряжений, подаваемые на входы ключей 4, 7 и. 8. На выходе сумматора, образованного равными резисторами

11, 12 и 13 (для достаточно большого ® входного сопротивления усилителя 14), образуется напряжение прямоугольной формы с амплитудой

0 +(ч

Ы - (1)

Во второй полупериод включаются ключи 5, б и 9 амплитуда выходного напряжения на выходе резисторов 11, 12 и 13 будет равна: напряжения, амплитуда которого А0 равна

gu"-0 -0 п 1 2

При подстановке в (3) выражений

f1 ) и 2 получим

О» <(+a 2) ()О С

3 ° . (4), где 0 =0 - напряжение обратной связи, снимаемое с резистора 18.

Переменное напряжение д0 усиливается усилителем 14, преобразуется демодулятором 15 в постоянное напряжение и, усиливаясь усилителем 16, поступает с одной стороны на выход устройства, а с другой стороны на вход узла обратной связи, состоящего иэ резисторов 17 и 18.

На выходе резистора 18 вырабатывается такое напряжение, чтобы переменное напряжение g,U на входе было равно нулю (с погрешностью статизма системы) . Тогда из (4) следует, что

Uoc-- 3o (D t Г . ) () . В этом случае, если 1 А1Ф.„ где R, R - сопротивления термомет- ров 1 и 2 йри начальной температуре; о „ 2 — температурные коэффициенты сопротивления термометров 1 и 2, с„ и С2 - измеряемые температуры.

Из (б) следует что, выходное напряжение устройства, а следовательно точность измерения, не зависит от измерения сопротивлений линии связи (rp. " „ и г „); при этом выходное напряжение йрямо пропорционально измеряемой разности температур.

Устройство для измерения разности температур позволяет повысить точность измерения за.счет отсутствия влияния изменения сопротивлений линий связи на точность измерения разности температур; исключения влияния дрейфа напряжения усилителей на точность измерения и благодаря использованию автокомпенсационной схемы высокую чувствительность.

Точность работы Устройства определяется стабильностью характеристики стабилизатора тока и, остаточными параметрами бесконтактных ключей и взаимным разбросом резисторов, образующих сумматор.

Испытание опытного образца"устройства, выполненного на бесконтакт ных ключах типа 1КТ 902; резисторах типа МРХ с погрешностью 0,05% показали, что оно обеспечивает точность измерения разности температур в диапазоне +10 С с относительной погрешностью 0,1В. 779824

Формула изобретения

Составитель В. Копаев

Редактор Г. Улыбина ТехредН.Граб Корректор О. Ковинская,Заказ 3 2 6 Тираж 3 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для измерения разности температур, содержащее два последовательно соединенных термометра сопротивления, подключенных к стабилизатору тока, две пары ключей, выходы которых через резисторы подключены к .Усилителю переменного тока, демоду лятор, усилитель постоянного тока, последовательно соединенные резистор обратной связи и Масштабный резистор, подключенные к выходу усилителя постоянного тока и генератор, о т л ич а ю щ,е е с я тем, что, с целью повышения точности измерейия, в него дополнительно введена пара ключей, !5 выходы которых через резистор под- соединены к входу усилителя переменйого тока, причем вход .одного ключа сбединен с общей шиной, а вход второго ключа подключен к средней точке соединения масштабного резистора и резистора обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Самсонов Г. В. и др. Датчики для измерения температуры в промышленности. Киев "Наукова думка", 1972, с. 204.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9. 2535511/18-10, кл. G 01 К 7/16, 21.10 .77 прототип