Устройство для измерения температуры

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ям 6 01 К 71 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 1384966, кл. 6 01 К 7/24, 1988,Авторское свидетельство СССРЬЬ 994932, кл. 6 01 К 7/16, 1982,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к термометриии позволяет повысить точность измерениятемпературы. Четыре генератора 1-4 токасоздают ток через термометры сопротивления и. эталонные резисторы, Дифференци.Б 2 1643957 А 1 альные масштабные усилители 5 и 6 выделяют разность падений напряжений на эталонном резисторе и термометре сопротивления и усиливают ее. Этот сигнал преобразуется в частоту сооТветствующими преобразователями 7 и 8 напряжение - частота. Выходная частота преобразователей 7 и 8 напряжение - частота поступает на вход блока 9 выделения разностной частоты. Сигнал с выхода блока 9 выделения раэностной частоты поступает в блок 10 цифровой обработки частотного сигнала, где осуществляется преобразование раэностной частоты в значение измеряемой температуры с введением коррекции от нелинейности зависимости температура - сопротивление термометра сопротивления. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения температуры,Цель изобретения - повышение точности при одновременном повышении надежности измерения.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство для измерения температуры содержит генераторы 1 - 4 тока, дифференциальные масштабные усилители 5 и 6,преобразователи 7 и 8 напряжение - частота, блок 9 выделения разностной частоты,блок 10 цифровой обработки. частотногосигнала, термометры сопротивления Й 11 иЙ 12 И ЭтаЛОННЫЕ рЕЭИСтсрЫ йо И Й 1,Сопротивление эталонного резисторай, выбирается равным сопротивлениютермометра сопротивления в конечнойточке диапазона измеряемых температур,а сопротивления эталонного резистора Й 1равно сопротивлению термометра сопротивления в начальной точке диапазона.Устройство работает следующим образом.Четыре одинаковых генератора 1-4 тока создают падения напряжения на термометрах сопротивления Й 11, Йа и эталонныхРезистоРах Йо и Й 1. ДиффеРенциальныемасштабные усилители 5 и 6 выделяют разность падений напряжения на эталонномрезисторе и термометре сопротивления иусиливают ее. Эта разность прикладывается к входу соответствующих преобразователей 7 и 8 напряжение - частота.Выходная частота преобразователей напряжение - частота поступает на блок 9выделения разностной частоты, формирующий на своеМ выходе частотный сигнал, равный разности частот преобразователей 7 и8, который поступает в блок 10 цифровойобработки частотного сигнала, осуществляющий преобразование разностной частоты в значение измеряемой температуры свведением коррекции от нелинейности зависимости температура - сопротивлениетермометра сопротивлений,При таком построении измерительнойсхемы изменение температуры от минимального измеряемого значения до максимального вызывает уменьшение частоты навыходе преобразователя 7 напряжение -ЧаСтОта ОтЬах дО 1 в 1 п И УВЕЛИЧЕНИЕ ЧаСтОтЫна выходе преобразователя 8 напряжение -ЧаСтста От 1 в 1 п ДО тпах, ЧтО ДаЕт ВОЭМОжНОСтЬполучения на выходе блока 9 выделенияразностной частоты удвоенной крутизныпреобразования температура - частота припрактически полной компенсации дрейфовэлементов схемы. Действительно, если падение напряжения на резисторах, выходные напряжениямасштабных дифференциальных усилителей и выходные частоты преобразователей 5 напряжение - частота определяются соответственно выражениямиО 1 Й;О- Осм+ Кио; (1)т то+ КгОду10 где О- падение напряжения на термометресопротивления или эталонном резисторе,Ом;Од - выходное напряжение дифференциального масштабного усилителя, В;15 О,м - начальное смещение дифференциального масштабного усилителя, В;Ки - коэффициент усиления дифференциального масштабного усилителя;Ь - начальная частота преобразователя 20 напряжение - частота;Кг - крутизна преобразования преобразователя напряжение - частота Гц/В,то частоты на входе блока выделения разностной частоты следующие:25то + КГ Осм + К )и (1 гйо 11 Й 11)=о + Кг Осм" + Кг" Ки 04 Й 12 ЗЙ 1),2)гдеи т - частоты с выходов преобразо вателей 7 и 8 напряжение - частота соответственно;5 о и 1 о" - начальные частоты преобразователей 7 и 8 напряжение - частота соответственно;35 К и К" - крутизна преобразованияпреобразователей 7 и 8 напряжение - частота соответственно;Осм., Йм" - начальные смещениядифференциальных масштабных усилителей 5 и 6 соответственно;Ки, Ки - коэффициенты усилениядифференциальных масштабных усилителей 5 и 6 соответственно;11 - 4 - токи генераторов 1-4 тока;Й 11 = Й 12 - сопротивления термометровсопротивлений Й 11 и Йа, зависящие от температуры,Йо И Й 1 - СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭтаЛОННЫХ РЕзисторов.Разностная частота Ж на выходе блока9 выделения разностной частотыМ = т" - 1 = о - Ь ) + (КЙми и1 ъ Н1 3-Кг Осм + К 1 Ки 1 ий 12+ К 1 Ки 11 Й 11) -- (К 1 Ки 3 Й 1+ К Ки 12 йо) (3)При первоначальной калибровке устройства параметры одноименных блоков устанавливаются одинаковыми, т.е.1643957 Л 1 о = 2 К 5 Ки (Вс Всо) (6)При этом крутизна преобразования Я=д Л= 2 ККи,Выражение(7) показывает, что крутизна преобразования предлагаемого устройства вдвое выше известного, что позволяет повысить точность измерения. ф о р мул а из о бр ете н и я Устройство для измерения температуры, содержащее генератор тока, выходом подключенный к общей шине через термометр сопротивления, эталонный резистор, преобразователь напряжение - частота и блок цифровой обработки частотного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью Составитель В. ЯрычТехред М.Моргентал Редактор О, Головач Корректор М, Самборская Заказ 1233 Тираж 399 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 то =1 оКГ 1 = К" = К И)Ки= Ки" =КиОсм = Йм"= 011 = 1 г - 1 э = а =.Учитывая, что В 1 г = В 1 = Вь сопротивления эталонных резисторов можно выразитьв видеЛЯ,Во В 1 п 1 ах В 10 +В 1 = Выо= ВоЛй,(5)где Въ, Вп 1, - сопротивления термометров сопротивления в начальной и конечнойточках диапазона измерений, Ом;Во - сопротивления термометра сопротивления в середине диапазоне измерений,Ом;Л В - приращение сопротивления термометра сопротивления на диапазоне измерений, Ом.Разностная частота определяется выражением повышения точности при одновременном повышении надежности измерения, в него введены второй, третий и четвертый генераторы тока, второй термометр сопротивле ния, второй эталонный резистор, первыйдифференциальный масштабный усилитель, подключенный выходом к первому преобразователю напряжение - частота, последовательно соединенные второй диф ференциальный масштабный усилитель,второй преобразователь напряжение - частота и блок выделения раэностной частоты, подключенный вторым входом к выходу первого преобразователя напря жение - частота, подключенного к первомудифференциальному масштабному усилител о, инвертирующим входом подключенному к выходу первого генератора тока, а неинвертирующим входом - к выходу второго 20 генератора тока и через первый эталонный,резистор соединенному с общей шиной, выход третьего генератора тока через второй термометр сопротивления соединен с общей шиной и непосредственно подключен 25 к инвертирующему входу второго дифференциального масштабного усилителя, неинвертирующим входом подключенного к выходу четвертого генератора тока и через второй эталонный резистор соединенного 30 с общей шиной, выход блока выделенияразностной частоты подключен к блокуцифровой обработки частотного сигнала, при этом 35 Во = Вщ, В 1 = Вапгде Во, В 1-величина сопротивления первого и второго эталонных резисторов соответственно;Вп, В,п, - величина сопротивлениятермометра сопротивления в крайних точках диапазона изэерений,