Устройство для измерения физических величин

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ссноэ Советскии Социалистических Республик, Кл,201 Н 17/О присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретениЯ и открытий. 73(088,8)о,1.5087% Броллете Опублик Дата оп ования описания 20.08,79 Автор изобретеВ.Е. Попо 1) Заявите Физико-технический институт низких температу АН Украинской ССР54) УСТРОЙСТВ к областизических быть исского отобения даткого парары, дефор све енносй величины сопро что требуется в термометра сопроется повырения ус т в5 того, ус пользова Изобретение относится электрических измерений фи величин. Устройство может польэовано для автоматиче ражения величины сопротивл чика или величины физичес метра, например, температу мации; магнитного поля, о щ ти и т.д.Известно устройство для измерения физических величин, содержащее резйстивный датчик с двумя выводами, включенный в основную цепь источни" ка тока со стабилизатором тока, вспомогательную цепь с вторым стабилизатором тока, соединенным с первым стабилизатором тока, и иэмерителный прибор 1.Определение величины деформации с помощью такбго устройства предпо)тагает построение .для каждого тензодатчика градуировочного графика ве личины деформации как функции величины измерения сопротивления датчика д 6 1 ( а й,а 1 . Само устройство позволяет; быстро измерить величину аА, и д 6 затем находят иэ соответствующего графика. Крометройство не может быть ис"но для автоматического изИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧ мерения абсолютно тивления датчика, случае, например, тивления.Целью изобретения я шение быстродействия изме тройства.Указанная цель достигается эасчет того, что в устройство для измерения Физических величин введеныопорные резисторы, источник фиксированного напряжения, три переключателя и добавочный резистор, а реэистивный датчик снабжен дополни тельным выводом, который через параллельно включенные переключательи добавочный резистор соединен свторым стабилизатором тока и однимвыводом измерительного прибора, при 0 этом вывод последнего через источник фиксированного напряжения и второй переключательсоединен с перым стабилизатором тока, другой выод источника тока соединен с первым стабилизатором тока через опорный резистор и третий переключатель,а с вторым стабилизатором тока непосредственно.Ка чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, в кото679884 3рую входят исследуемый объект 1,источник тока 2, стабилизаторы тока3 и 4, измерительный прибор 5, источник Фиксированного напряжейия 6,переключатель 7, опорный резистор8,:добавочный резистор 9, переключатели 10 и 11.В исследуемом объекте установленрезистивный датчик с.сопротивлением Вд, имеющий три вывода;с произвольным, но одинаковым сопротивлением В. С помощью двух выводов датчик включен в основную цепь, составленную из источника тока 2 и стабилизатора тока 3 с опорными резисторами 8. Вспомогательная цепь составлена из источника тока 2 и стабилизатора тока 4, связанного с опорнымрезистором 8, и замыкается двумявыводами датчика. В составную цепь -к точкам соединения выводов датчикасо стабилизаторами тока 3 и 4включен через переключатель 7 измерительный.прибор 5,При условии равенства токов вцепях обоих стабилизаторов падениенапряжения на выводах составной цепиравно падению напряжения на сопротивлении Й датчика из-за взаимнойкомпенсаций падений напряжений наподводящих проводах. В этом случаепоказания вольтметра пропорциональны величине сопротивления датчика и,следовательно, величине соответствующего физического параметра.Особенностью предлагаемого устройства является то, что при установлении некоторой определенной(кратной десять) величины тока вцепях датчика показания вольтметрав вольтах численно равны (или пропорциональны множителю, кратному десяти) величине сопротивления В,. Приустановлении некоторой другой величины этого тока (изменением опорногорезистора 8 с подключением, еслитребуется, источника фиксированногонапряжения 6) показания вольтметрав вольтах численно равны (или пропорциональны тому же множителю) величине Физического параметра в едины"цах измерения данного параметра.Для отсчета величин можно использовать любой стандартный многопредельный вольтметр - стрелочный, самопишущий или цифровой, обеспечивающийтребуемую точность. Устройство работает с любым реэистивным датчиком, для которого нужно измерить его абсолютное сопротивление или его изменение при воз;дествии, на него физического параметра. При измерении абсолютного сопро" тивления датчика источник фиксированного напряжения б отключен переключателем 7, добавочный резистор 9 замкнут накороткопереключателем 10, а переключателем 11 включен опорный резистор 8, с которым в цепях датчика обеспечивается величина тока,кратная десяти. Прн измерении относительного изменения сопротивлениядатчика переключатели 7 и 11 находятся в укаэанном выне положении, апереключатель 10 включает во вспо 5 могательную цепь добавочный резиС. -тор 9, величина сопротивлениякоторого равна величине В . при начальной величине Физического параметра.10 Величина самого физического па"раметра отображается устройствомлишь для таких датчиков, для которых зависимость параметров от сопротивления ВА может быть представле на линейным уравнением А= К В +В,где А - величина параметра, К - коэффициент пропорциональности, ВпостояннаяНастройка устройства дляизмерений с таким датчиком сводится щ 0 к устранению величины тока в цепяхдатчика, численно равной К, и величины напряжения источника 6, численно равной В. Нужная величина тока достигается подключением с помощью переключателя 11 соответствующего резистора 8, а источник 6. свеличиной напряжения, равной В,подключают переключателем 7. В таком режиме может быть измерена величина, например, температуры.Если зависимость величины параметра от сопротивления датчика пропорциональна изменению сопротивления В(уравнение А = К (В- В ),что соответствует случаю, например,деформации, подключают резистор 8,задающий ток в цепях величиной К,источник б отключают, резистор 9включают в цепь.В случае нелинейной характеристи-40 ки датчика устройство, настраиваютна воспроизведение характеристики,описываемой аппроксимирующим линейным уравнением, и в устройстве устанавливают дополнительную обратную 45 связь, корректирующую в зависимостиот величины выходного напряжениялибо величину тока в цепях датчика,либо величину напряжения источника б.Действие устройства испытано на 50 экспериментальном макете. В качестве датчика использовался платиновыйтермометр сопротивления типа ИСА,для которого зависимость температуры (в градусах Кельвина) от его соп ротивления (в омах) описываетсяуравнением Т = 2,439 В+ 31,23, Измерительным прибором являлся цифровой вольтметр типа Щ 1412, включенный на пределе 1 В. При изменении сопротивления В проводов в пределах 26-50 Ом и изменении темпераатури датчика в интервале 77-160 Кпоказания вольтметра в милливольтахотличались от величины температурыв ГРаДУсах Кельвина не более чемиа +0,2 К (температура определяласьб 7988 20 формула изобретения Составитель И. БахтинаРедактор Т. Юрчнкова Техред И .Асталош Корректо укач Тираж 1090 арст венног эобретенийЯ(-35, Ра 81/39ЦЯИИПИ Гопо дела113035, Мос Под омитета открыти кая набак д 4/5 Патент, г. Ужгород, Ул. Проектная ал П 5по градуировочной таблице датчика ИСА по величине сопротивления В , измеренной цифровым омметром типа.Щ 34). Погрешность +0,2 ОК может быть уменьшена применением стабилизаторов тока с более точной подгонкой величины сопротивления подводящих 5 проводов датчика.Применение устройства избавляет от необходимости пользоваться таблицами и графиками для точного определения величины физического пара метра и позволяет полностью автоматизировать процессы измерения и регистрации. Время передачи результатов измерений по телеметрическим каналам сокращается вдвое. Схема 15 устройства весьма проста и позволяет реализовать его в миниатюрном исполнении. устройство для измерения физических величин, содержащее реэиетивный датчик с двумя выводами, включенный в основную цепь источника тока со стабилизатором тока, вспомогатель 4 6ную цепь с вторым стабилизаторомто:;а, соединенным с первым стабилизатором тока, и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействия измерения устройства, в него.введены опорные резисторы; Источникфиксированного напряжения, три переключателя и добавочный резистор,а резистивный датчик снабжен дополнительным выводом, который черезпараллельно включенные переключательи добавочный резистор сОединен свторым стабилизатором тока и однимвыводом измерительного прибора,ЮРУ"гой вывод которого соединен черезисточник фиксированного напряженияи второй переключатель с первым стабилизатором тока, при этом другойвывод источника тока соединен с первым стабилизатором тока через опорный резистор и третий переключатель,а с вторым стабилизатором тока непосредственно. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе,1. Патент Франции 9 212 б 345,кл. 0 01 В 17/00, 06.10.72.