Устройство для измерения температуры

ИЧЕСКИХ А 2 СПУ 1 К 7/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ О.;.;6 ",: Л Рь,ц й 1;4 п Г :. Я Е,-А ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВУ ЬТОРСКОМУ СВИ видетельство СССР 01 К 7/16 ф 1986. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕ(57) Изобретенных измерений касается температ вляется дополнител 1 аааФ(46) 15.08,89. Бюл. У 30 (71) Специальное конструкторское бюро приборостроения, средств автоматизации и систем управления (72) Н.И. Коровин и А.Н. Глазков (53) 536.531(088.8) ным к авт. св. В 1249348. Целью изобретения является повышение точностиизмерения при работе с термопреобразователями сопротивления (ТС) с нелинейнь 1 ми характеристиками. ТС 1 спомощью проводов 2, 3, 4 линии свяэии эталонный резистор 5 подключены кисточнику тока, образованному источником 7 опорного напряжения, резистором 8 смещения и операционным усилителем 6. Третий резистор 15, включенный между выходом второго операционного усилителя 13 и инвертирующимвходом первого операционного усилителя б, обеспечивает линеаризациюхарактеристики ТС 1. 2 ил.1500862 4ключить в соответствии со схемой нафиг. 2. Положительную обратную связьприменяют, напрймер, для платиновыхтермометров сопротивления (ТС), аотрицательную обратную связь - дляникелевых ТС. Для конкретности дальнейшие рассуждения и расчеты будетпроводить применительно к платиновым10 ТС по фиг. 1.Передаточная характеристика устройства имеет вид:15 ььх К(1)1- - (К -К )К515(2) Изобретение относится к температурным измерениям, а именноустройствам измерения температуры, работающим совместно с термопреобраэователями сопротивления, и являетсяусовершенствованием устройства поавт. св, Р 249348.Цель изобретения - повышение точности измерения температуры при работе с термопреобразователями сопротивления с нелинейными характеристиками.На фиг. 1 и фиг. 2 приведены схемы устройства для термопреобразователей сопротивления с выпуклыми(верх-низ) номинальными статическими характеристиками преобразованиясоответственно.Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, подключенный к остальным элементам устройства,например, с помощью трехпроводнойлинии связи с проводами 2-4, эталонный резистор 5, первый операционныйусилитель 6, источник 7 опорногонапряжения, резистор 8 смещения, резистивный делитель напряжения на резисторах 9 и 10, переменный резистор11, первый резистор 12, включенныйв цепь обратной связи второГо операционного усилителя 13, второй резистор 14, третий резистор 15. Элементы 1 и 5 образуют в целом термо -чувствительный полумост. 35Устройство работает следующим образом,Линеаризация выходной характерис,тики термопреобразователя сопротив ления осуществляется изменением тока через термопреобразователь сопротивления так, чтобы соответственно увеличить или уменьшить коэффициент передачи (чувствительность) полумосто вой схемы на элементах 1-8. Это достигается включением третьего резистора 15 между инвертирующим входомпервого операционного усилителя б ивыходом второго операционного усилителя 13. При этом для организацииположительной обратной связи по токутермопреобразователь сопротивления 1и эталонный резистор 5 необходимоподключить в соответствии со схемой,изображенной на фиг. 1, а для органиэации отрицательной обратной связитермопреобразоватсль сопротивленияи эталонный резистор 5 необходимо подМгде К=+ -1+ 2К К - сопротивления термопре Фобразователя сопротивл- ния 1 и эталонного резистора 5;К К - сопротивления резисто 81 45ров 8 и 15;Ч - напряжение источникаопопорного напряжения;и; : - , (К:К,К:К );К киК К 9 о х 1 Е 14 ф9К, К, К, К, - сопротивление9 ф 1 оф 1 црезисторов 9, 10, 11 и2.Выражениеможно преобразовать к виду:- (К-К) 1+ - (К-К) КК 15 К 1 - (К-К ) 5Пренебрегая вторым членом полученного выражения, получим:1:К 4 К+ - К 4 К) (3) где Ь К=К(-К,.Для определения оптимальных значений коэффициента,К и резистора 5 необходимо в (3) вместо К подставить зависимость сопротивления от температуры используемого плативного термопреобразователя сопротивления согласно его номинальной статической характеристике по ГОСТ 6651- 84, Интерполяционное уравнение платинового термометра сопротивления для диапазона температур от 0 до 600 С при Ъ,ц, =1, 39 10 имеет вид:оо ф500862 оставитель В. Куликовехред М.Ходанич ректор Л едактор И ид ляни 573 Подписноеета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР а, Ж, Раушская наб., д. 4/5 аказ 4854/35 НИИПИ Государ енного 13035,скв Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Уж ул, Гагарина, 1 где А=3,96847 10 о С.В=5,847 О-"о С.ВЗэвисимость сопротивления от температуры определяется выражениемК =(1+АЕ-ВЕ)К (5)где К - сопротивление платиновогоооТС при О С.Подставив выражение (5) в равенство (3) с учетом К=К , получим:Ч , =К -ф- К А С+( - К А- - )1Ч К Ввк К К л Ав л 6К 3 К В 4(6)л 5 л 5Погрешность от нелинейности определяется коэффициентами членов с аргументом во второй, третьей и четвертой степенях. Если линеаризацию ТСпроводить, ограничиваясь членом втогКрого порядка, то иэ условия - К,АВ л 5, - =О, найдем ориентировочное значениепервого приближения,К В 5 847 10е Ф%КоА 100 3 л 968471 О з)=3,7 1 О ОмМинимизация погрешности от нелинейности с учетом членов более высокого порядка может быть проведенакак известными теоретическими методами, так и экспериментальным подборомотносительно найденного базовогозначения,3 КВарьируя отношением - , влияниеК,членов третьего и четвертого порядков в (6) можно уменьшить примерно в9 раз.КПри 4,38 10 погрешностьнелинейности в диапазоне температур(0-600) С не превысит 1,1 С, что соответствует уменьшению нелинейностихарактеристики ТС примерно в 50 раэ.Для схемы на фиг, 2 передаточнаяхарактеристика устройства будет 15 иметь вид:- (К-К )Кввьлк1+ -(К -К,)К,20 Знак плюс в знаменателе свиде-.тельствует об отрицательной обратной связи.Формула изобретения 25Устройство для измерения температуры по авт. св, В 1249348, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения,30в него введен третий резистор, включенный между инвертирующим входомпервого операционного усилителя ивыходом второго операционного усилителя,