Устройство для измерения температуры

 

< и834407

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респу6пик (61) Дополнительное к BBT. саид-ву(22) Заявлено 17.07. 79 (21) 2797192/18-10 (5l)M. Кл; с присоединением заявки,%

G 01 К 7/10

G 0 l К 7/02

Госудаастввнный каннтвт (23) Приоритетпв двлам нав6чатвннй к втхритнй

Опубликовано 30. 05. 81. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 30.05.81 (5З) УДК536.53 (088. 8) (2) Двтсры изобретения

10. В. Поздняков и Аркимидес Салазар Мустельер (Куба) Львовский ордена Ленина политехнический институт и С. =.циальное конструкторско-технологическое бюро геофизического приборостроения при физикоиеханическом институте АН Украинской ССР (71) Заявитель

1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, "" (5g) Изобретение= о",носится к термометрии.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, автоматический коипенсатор, реохорд и цифровой вольтметр (lj.

Однако устройство не обладает тре буеиой точностью измерения иэ-за пог- решности, о условленной схеиой вклю10 чекия автоматического компенсатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаеиому является устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преоб15 разователь, автоматический коиленсато",. постоянного тока, цифровой милли :ольтиетр, источник стабилизированного напряжения, источники постоянного напряжения и два реохорда механическк связанные .= третьим реохордои автоматического компексатора (2)

Однако данное устройство не обладает требуемой точностью измерения

Р

2---- -.. из-за погрешности, обусловленной нелинейностью характеристики датчика, а также тем, что линеаризация характеристики осуществлена в цепи автоматического компенсатора.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет снижения погрешности, вызванной нелинейностью характеристики термопреобразователя.

Поставленная цель достигается теи, что в устройство введены два дополни тельных реохорда,.механически связанных с основными реохордами компенсатора, резисторы, пороговый элемент и два измерительных преобразователя, ко входу одного из которых подключен термоэлектрический преобразователь, а к выходу — цепь из параллельно соединенных. цифрового милливольтметра и второго измерительного преобразователя, последовательно с которыми соединены пороговый элемент, источник стабилизированного напряжения и два основных реохорда, к одноимен834407

Е4 R(+) ((- ) 55 ным выводам каждого из которых подсоединены последовательно источник постоянного напряжения, резистор и дополнительный реохорд, а к выход5 второго измерительного преобразова5 теля подключен вход автоматического компенсатора.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство °

Устройство содержит термоэлектрический преобразователь 1,автоматический компенсатор 2 постоянного тока, цифровой милливольтметр 3., источник 4 стабилизированного напряжения, пороговый элемент 5, измерительные преобразователи 6 и 7, реохорды 8 и 9, источники 10 и 11 постоянного напряжения, добавочные резисторы 12 и 13, дополнительные реохорды 14 и 15.

Устройство для цифрового измерения температуры работает следующим образом.

Термо-ЭДС термоэлектрического преобразователя 1 Е (t) подается на вход измерительного преобразователя 6. Функция преобразования последнего такова, что зависимость ЭДС на его выходе

Ф E (t) от температуры представляет собой нормированный сигнал — постоян30 ное напряжение, величина которого в милливольтах равна значению температуры рабочего спая термоэлектрического преобразователя в градусах Цельсия, деленному на f00. Например, при 700 С з

Е (й)7мВ, при 1300ОС Е (й)=13 мВ.

Указанная зависимость строго выполняется при двух значениях температуры — начальном и конечном в рабочем диапазоне температуры устройства.

Внутри рабочего диапазона температуры зависимость Е 1(t) имеет нелинейный характер, обусловленный нелинейным характером зависимости термо-ЭДС термоэлектрического преобразователя

Е(t) от температуры. Измерительный преобразователь 6, выполняющий в дан-, ном случае роль нормирующего, не снижает степени нелинейности измерительного сигнала, так как функция преоб50 разования его линейна (не содержит. нелинейных элементов } и записывается уравнением.

Е(+) +0.у

1 4 где 0,1- постоянное напряжение смещения

К - постоянный коэффициент деления.

Преобразованный измерительный сигнал Е (t) отличается от линейно-зави1 сящего от температуры напряжения

Uq(t) на величину погрешности

aU(t)=4 (t)-Е (t)

Для компенсации указанной погрешности

1 I к измерительному сигналу Е (t) необхо— димо прибавить линеаризующее напряжение по своей величине равное значению погрешности hU(t) и обладающее такой же зависимостью от температуры.

Напряжение такой же формы может быть получено с помощью цепочки из двух связанных реохордов 8 и 14, подключенных к источнику 10 постоянного напряжения, последовательно с которым включен ограничительный резистор 12.

Напряжение на выходе такой цепочки равно

Из приведенного видно, что при крайних положениях движков реохордов (т.е. в начальной и конечной точках диапазона температуры) напряжение U„ (t) равно нулю, а при двух произвольно выбранных значениях температуры внутри рабочего диапазона это напряжение может быть выбрано равным требуемому (равному по величи †: не значению погрешности 6U(t). Это достигается соответствующим расчетом и настройкой параметров элементов цепочки — ЭДС источника постоянного напряжеии Е и ограничительного ре.(о зистора R Зависимость погрешности

Ь0(t) и линеаризующего напряжения

U (t) равна по величине значению погрешности AU(t) при двух значениях температуры внутри рабочего диапазона — й2и и

Для компенсации остаточной погрешности, имеющей большие значения в середине рабочего диапазона, в предлагаемом устройстве использована аналогичная рассмотренной выше цепочка, последовательно с выходом которой включены источник 4 стабилизированного напряжения и пороговый

l элемент 5. Напряжение U (t) на выходе цепочки по форме аналогично зависимости Ug (t) . Для получения компен сирующего напряжения в промежутке между значениями температуры tg u

5 834407 встречно с напряжением 0 (й) включено постоянное напряжение смещения от источника 4 ста— билизированного напряжения. Чтобы отрицательные ветви характеристики

LJ>(t) не искажали достигнутой остаточной погрешности в промежутках й1-t > и tg- t<, отрицательные ветви отсекаются включенным последовательно с выходом цепочки и источником 4 стабилизированного напряжения, пороговым элементом 5, в качестве которого используется, например, пороговый элемент †индикатор полярности на базе операционного усилителя с контактным или бесконтактным ключом.

Необходимость применения такого порогового элемента вызвана тем, что он должен эффективно работать в области вблизи нуля, при малых значениях напряжений.

Формула изобретения

Наличие порогового элемента 5 позволяет получить напряжение u>(t) требуемой формы. Вычитание полученного напряжения из указанной выше остаточной погрешности линейности позволяет снизить ее до малых значений и получить напряжение, равное линейному, не менее чем на шести точках, т.е. при шести значениях температуры в пределах рабочего диапазона температуры.

Преимуществом предлагаемого устройства является высокая степень линейности характеристики преобразования температура-напряжение, что позволяет обеспечить цифровой отсчет результата измерения по табло цифрового милливольтметра непосредственно в градусах Цельсия с высокой точностью и разрешающей способностью.

Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, автоматический компенсатор постоянного тока, цифровой милливольтметр, источник стабилизированного напряжения., источники постоянного напряжения и два реохорда, механически связанные с третьим реохордом автоматического компенсатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения погрешности, вызванной нелинейностью характеристики термопреобразователя, в устройство введены два дополнительных реохорда, механически связанных с основными реохордами компенсатора, резисторы, пороговый элемент и два измерительных преобразователя, ко входу одного из которых подключен термоэлектрический преобразователь, а к выходу — цепь из параллельно соединенных цифрового милливольтметра и второго измерительного преобразователя, последовательно

I с которыми соединены пороговый элемент, источник стабилизированного напряжения и два основных реохорда, к одноименным выводам каждого из которых подсоединены последовательно источник постоянного напряжения, резистор и дополнительный реохорд, а к выходу второго измерительного преобразователя подключен вход автоматического компенсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР

Ф 280923, кл. 8 Ol К 7/14, 18.12.68.

2 ° Авторское свидетельство СССР

11 - 327386, кл. 0 01 К 7/10, 08.01.70

lIIDOTOTHII) 834407 ь::о

1! !!

ВНйИПИ Заказ 4047/6t Тираж 907

Подписное

Ф:. ниал !ТПП "Патент"„ г. Ужгород, ул Проектная, 4