Шумовой термометр

(22) Заявлено 20,03.81(21) 3262514/18-10 (11 М. КЛ,з с присоединением заявки Ио а О 1 К 7/30 Государтвеииый комитет СССР во дедам изобретений. и открытий.11Киевский ордена Ленина политехнический нн титутим. 50-летия Великой Октябрьской социалис ичесКР 9 ИЮтюции(54) ШУМОВОЙ ТЕРМОМЕТР 1Изобретение относится к измерению температуры и может быть использовано в устройствах автоматического контроля и регулирования температур тепловых объектов в технике эксперимента, промиаленности и ф ДеИзвестен шумовой термометр, содержащий датчик, усилитель теплового шума, квадратичный детектор, фильтр и регистрирующий прибор 111.Недостатками термометра являются невысокая точность измерения и помехозащищенность.Наиболее близким по технической сущйости 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 достигаетсятем, что в термометр введены два идентичныхполосовых 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 широкополосЗ 0 ного; усилителя, причем выходы управляемого источника напряжения соот- ветственно соединены с входом управляемого источника шума и вторым резистором, а выходы широкополосных усилителей через полосовые фильтры соединены с входами дифференциаль ного квадратичного детектора.На чертеже изображена блок-схема е шумового термометра.Шумовой термометр содержит датчик температуры - резистор 1, идентич. ные широкополосные усилители 2 и 3, идентичные полосовые фильтры 4 и 5, диФференциальный квадратичный детектор б, компаратор 7, управляемый источник напряжения В, 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 температуры 1 и находится в .посредственной близости от них и широкополосного усилителя 2.Тепловой шум резистора .1, веЛичина которого согласно теореме Найк- виста определяетая выражением.%О = 4 К КАУ Т (1) где К - постоянная Больцмана; Т - .Ю термодинамическая температура; й сопротивление резистора 1; А 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 б. На второй вход последнего через второй усилитель 3 и полосовой фильтр 5 паступает сигнал с управляемого источника 10 13 шума. Принцип действия шумового термометра заключается в сравнениидействующих значений напряжений шу.ма в двух параллельных каналах. Ус-. ловия равенства выходных напряжений дифференциального квадратичного детектора с учетом помех можно записать в виде1( (О ф цфЦарю"шс О,):К(О +О, с + О, ).. (2); 50 где К, К - коэффициентЫ перудачвпаралЛЕлйых каналов шума, Ошей Оас и 01 , 0 - средние квадраты йапяжеййй соответственно собственных шмов усилителей и наведенных помех, 55 О 1- средний квадрат напряженияШума управляемого источника 13.При условии К= К ф,Оц 1= ОЮ 2 О0 напряжение теплового шума резйстора 1, в соответствии с .равенст вом (2), можно оценить по напряжению управл 3 юемого источника 8, которым управляется источник 13 шума рО. был 4 КК 1 ьЕт где К - коэффициент передачи управ 3ляемого источника напряжения 8.Го 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 напряжениеО = 4 К - АГ йдТ/К, щСТ, (4)зь 1 хгде Вд величина резистора 11,С = 4 К" йдь 1/Кэ - константа, определяемая в результате градуировкитермометра.г выхода усилителя 10 напряжение, пропорциональное измеряемойтемпературе, поступает на регистратор 12.Таким образом, путем параллельного преобразования шума снижаются составляющие погрешности, обусловленные влиянием помех во входныхцепях, неидеалъностью квадратичногодетектора, дрейфом нуля. компенсатора собственных шумов, а также, изменением собственных шумов усилителя теплового .шума под действием температуры и других дестабилизирующих .факторов окружающей среди,Предлагаемый.шумовой термометрвыгодно отличается от известного,так как позволяет повысить.помехозащищенность и точность измерениятемпературы при достижении линейнойхарактеристики преобразования, чтоувеличивает сферу его применения.Формула изобретенияШумовой термометр, содержащий датчик температуры, выполненный в виде резистора, подключенный к входу широкополосного усилйтеля, операционный усилительс 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 ющ и й с я тем, что, с целью .повышения точности измерения температуры, в него введены два идентичных полосовых фильтра,последовательно соединенные дифференциальный квадра 1 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. Куликоведактор Т. Митрович . ТехредМ.Гергель . Корректор М. Демч кЕЕМЕ а ЕШШФВМЕ Е Ш % Ф В ЬТираж 887рственного комитетаобретений и открытиЖ, Раушская наб каз но одпР д. 4 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн венно соединены с входом управляемого источника шума и .вторым резистором, а выходы широкополосных усилителей через полосовые фильтрысоединены с . входами дифференциального квадратичного. детектора. 830/57 ВНИИПИ Госуд по делам и 13035, МоскваИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 446774, кл. 6 0 К 7/30, 1974.2. йвторское свидетельство СССР9 678339, кл. С 01 К 7/30, 1977