Шумовой термометр
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<11>966507
Сееэ Севетскик
Сециалисеческнк
° Респу (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20. 03. 81 (21) 3262514/18-10 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл.з
G 01 К 7/30
Гоеудар твеииый комитет
СССР во демам изобретений. и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 1Ы0.82. Бюллетень No. 38
Дата опубликования описания1510.82 (S3) УДК536.53 (088. 8) (72) Автор . изобретения
В.Ф. Гришко
Б l3
Киевский ордена Ленина политехнический нн титут им. 50-летия Великой Октябрьской социалис ичесВИФВЙЬтюции (11 ) Заявитель (54) ШУМОВОЯ ТЕРМОМЕТР
Изобретение относится к измерению температуры и может быть использовано в устройствах автоматического контроля и регулирования температур тепловых объектов в технике эксперимента, промькаленности и те де
Известен шумовой термометр, содержащий датчик, усилитель теплового шума, квадратичный детектор, фильТр и регистрирующий прибор f1).
Недостатками термометра являются невысокая точность измерения и помехозащищенность.
Наиболее близким по технической сущНости к предлагаемому изобретению является шумовой термометр, содержащий датчик температуры, выполненныйвв виде резистора, подключенный к входу широкополосного усилителя, операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи, выход которого соединен с регистратором, а вход соединен с вторым резистором иден-. тичным датчику температуры.и находящимся с ним в тепловом контакте (2) .
Недостатком термометра является наличие погрешности, обусловленной .влиянием наведенных помех во входных цепях. Составляющие этой погрешности возрастают при измерении температуры удаленных объектов в условиях нестационарных помех, которые имеют место и нагревательных установках. При этом учет наведенных в соединительных проводах помех затруднителен, так как спектр их частот может быть очень широк. Кроме того, имеет место наличие составляющих погрешностей, обусловленных неидентнчностью квадратичного детектора, дрейфом нуля компенсатора собственных шумов, а также *зменением собственных шумов усилителя под действием температуры и других дестабилизирующих факторов окружающей среды.
Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.
Поставленная цель достигается тем, что в термометр введены два идентичных полосовых фильтра, последовательно соединенные дифференциальный квадратичный детектор, компаратор и управляемый источник напряжения, второй широкополосный усилитель, линия компенсации-наводок и управляемый источник шума, выход которого через линию компенсации наводок соединен с входом второго широкополосЗ0 ного: усилителя, причем выходы управ966507 ляемого источника напряжения соот- ветственно соединены с входом управляемого источника шума и вторым резистором, а выходы широкополосных усилителей через полосовые фильтры соединены с входами дифференциаль- 5 ного квадратичного детектора.
На чертеже изображена блок-схема шумового термометра.
Шумовой термометр содержит датчик температуры = резистор 1, идентичные широкополосные усилители 2 и 3, идентичные полосовые фильтры 4 и 5, диФференциальный квадратичный детектор 6, компаратор 7, управляемый источник напряжения 8, второй резис"гор;9„ операционный усилитель 10 с резистором 11 в цепи обратной связи регистратор 12, управляемый источник шума 13 и лийию компенсации наводок 14..Последняя идентична соединительным проводам датчика темпера.туры 1 и находится в .посредственной близости от них и широкополосного усилителя 2.
Тепловой шум резистора 1, веЛичина которого согласно теореме Найквиста определяетая выражением
-%
U = 4К КИ т, (1) где К вЂ” постоянная Больцмана; Т вЂ” . ® термодинамическая температура, Rq сопротивление резистора 1; д Ф - по-, лоса частот, в которой измеряется шум, усиливается. усилителем 2 и после полосового фильтра 4 поступает. на 35 один из входов.дифференциального квадратичного детектора 6. На второй вход последнего через второй усилитель 3 и полосовой фильтр 5 поступает сигнал с управляемого источника 40
13 шума. Принцип действия:шумового термометра заключается в сравнении действующих значений напряжений шу.ма в двух параллельных каналах. Ус-. ловия равенства выходных напряжений дифференциального квадратичного детектора с учетом помех можно за.писать в виде
К Оа 6- шс О )=Кй.(0ш + )шс + 0„,1- средний квадрат напряжения шума управляемого источника 13. При условии k 1 = Кр ° UIIt 1 0w 2 U 0 напряжение теплового шума резйстора 1, в соответствии с .равенст- j60 вом (2), можно оценить по напряжению управл)немого источника 8, которым управляется источник 13 шума р .ga (Uw 4КК1ьЕТ где К - коэффициент передачи управЪ ляемого источника напряжения 8. Со второго выхода управляемого источника 8 на вход операционного усилителя 10 через резистор 9 поступает напряжение, пропорциональное квадрату действующего напряжения теплового шума резистора 1. На выходе усилителя 10 устанавливается напряжение U = 4К - hF Кд- Т/К. =СТ, (4) @btX где RA величина резистора 11, С = ttK"Rpaf/K> - константа, определяемая в результате градуировки термометра. С выхода усилителя 10 напряжение, пропорциональное измеряемой температуре, поступает на регистратор 12. ... Таким образом, путем параллельного преобразования шума снижаются составляющие погрешности, обусловленные влиянием помех во входных цепях, неидеальностью квадратичного детектора, дрейфом нуля. компенсатора собственных шумов, а также, изменением собственных шумов усилителя теплового шума под действием температуры и других дестабилизирующих .факторов окружающей среды. Предлагаемый .шумовой термометр выгодно отличается от известного, так как позволяет повысить.помехозащищенность и точность измерения температуры при достижении линейной характеристики преобразования, что увеличивает сферу его применения. Формула изобретения Шумовой термометр, содержащий датчик температуры, выполненный в виде резистора, подключенный к входу широкополосного усилителя, операционный усилитель::c резистором в цепи обратной связи, выход которого . соединен с регйстратором, а вход— с вторым резистором, идентичным датчику температуры и находящимся с ним в тепловом контакте, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него введены два идентичных полосовых фильтра, последовательно соединенные дифференциальный квадра1 тичный детектор, компаратор, управляемый источник напряжения,:второй широкополосный усилитель, линия компенсации наводок и управляемый источник шума, выход которого через линию компенсации наводок соединен с входом второго широкополосного усилителя, причем выходы управляемого источника напряжения соответст966507 Составитель В. Куликов Редактор Т. Митрович . ТехредМ.Гергель Корректор М. Демчик Заказ 7830/57 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 венно соединены с входом управляемого источника шума и .вторым резистором, а выходы широкополосных усилителей через полосовые фильтры соединены с . входами дифференциального квадратичного. детектора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 446774, кл. G 03 К 7/30, 1974. 2. авторское свидетельство СССР Р 678339, кл. G 01 К 7/30, 1977 (прототип}.
