Устройство для измерения температурного коэффициента сопротивления

19) Б 1) ПБ К ПАТЕНТ АН О РАНИЯ ТИЯПЕПРОТИВЛ ке измерения ротивления маости измеренийобразца соеКомитет Российской Федераци по патентам и товарпым знака(71) Институт неорганической химии(73) Институт неорганической химии(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА СОНИЯ(57) Изобретение относится к технитемпературного коэффициента соптериалов. С целью повышения точнпредлагаемое устройство состоит из рованной мощности 4, К образцу одним ектродные провод- соединены с избий соединен с вхоВыход синхронного ром полевого транстора 9 соединен с к полевого транзисого тока 4. Потензистора 10 соедиметра 11, а его вызп ф-пы,1 ил. диненного с источником модули 3, источника постоянного тока концом подсоединены термоэл ниии 5, б, а другим концом они ратепьным усилителем 7, которь дом синхронного детектора 8. детектора 8 соединен с затво зистора 9, сток полевого транзи эталонным резистором 10, исто тора 9 - с источацйм постоянн циальные выводы эталонного ре нены с входом цифрового вольт ход соединен с мифоЭВМ 12.Изобретение относится к технике измерения температурного коэффициента сопротивления.Известно устройство для модуляционных измерений температурного коэффициента сопротивления ТКС). Устройство содержит источник постоянного тока и ис точник модулированной мощности, термопару для измерения амплитуды температурных колебаний, регистрирующие усилители и самописец,При нагревании в образце создаются температурные колебания и по нему также пропускается постоянный ток. Температурные колебания регистрируются термопарой, выходное напряжение которой усиливается усилителем и подается на самописец. Другой усилитель измеряет амплитуду колебаний напряжения, связанного с . пульсациями сопротивления образца, Его 10 15где а - коэффициент Зеебека, 1 - величина постоянного тока, Г - геометрический факвыходное напряжение также подаеТся насамописец.Недостатками этого устройства является наличие двух каналов регистрации переменных, напржкений. Один канал 25используется для регистрации температуоных колебаний, другой - для напряжения,связанного с колебаниями сопротивления,образца. При этом ошибки измерения, связанные с нестабилырстью работы усилителей удваиваются.Наиболее близким к изобретенво техническим решением является устройство,описанное в работе.устройство состоит из источника модулированнай мощности - лазера, источникапостоянного тока, избирательного усилителя и эталонного резистора,Образец нагревают лазерным излучением, промодулированным с низкой частотой 30-Щ Гц). Одновременно по образцупропускакп постоянный ток, Температураобразца и его сопротивление при этом испытывают периодические кОлебания околосреднеГо значения, В данном устройстве ис Бпользуется Одноканальный спОсоб регистрации. С помощью одного избирательногоусилителя измеряют переменное напряжение на образце, связанное с пульсациямитемпературы, при разнцх полярностях постоянного тока тор, дй/дТ- температурная производная сопротивления образца, О - амплитуда температурных колебаний. ТКС рассчитывается по результатам измерения Ч 1 и Ч 2.Недостатком данного устройства является большая погрешность ойределения ТКС, которая не может быть меньше суммарной погрешности измерения Ч 1 и Ч 2, что в лучшем случае составляет 10.Целью изобретения является повышение точности измерений,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температурного коэффициента сопротивления, содержащем источник модулированной мощности, выводы которого соединены с клеммами для подключения образца, источник постоянного тока, первый вывод которого соединен с .первой клеммой для подключения образца, эталонный резистор, первый токовый вывод которого соединен со второй клеммой для подключения образца, а потенциальные выводы - со входами цифрового вольтметра, избирательный усилитель, входы которого через потенциальные проводники соединены с клеммами для подключения образца, в качестве потенциальных проводников использованы термоэлектроднце проводники и введены синхронный детектор и полевой транзистор, сток которого соединен со вторым выводом источника постоянного тока, исток. - со вторым токовым выводом эталонного резистора, а затвор с выходом синхронного детектора, вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, а также те л, что термоэлектродные проводники, прикрепленные к центральной части образца, располокены друг от друга на расстоянии 1/3-1/4 длины образца.Отличительными от прототипа признаками - являются: в качестве потенциальных проводников использованы термоэлектродные проводники;- введение синхронного детектора и Волевого транзистора;- сток полевого транзистора соединен со вторым выводом источника постоянного тока;- исток - со вторым токовым выводом эталонного резистора;- затвор полевого транзистора с выходом синхронного детектора;- вход синхронного детектора соединен с выходом избирательного усилителя;- термозлектродные проводники расположены друг от друга на расстоянии 1/3 - 1/4 длины образца,Образец нагревают током низкой частоты 50-100 Гц), промодулированным по ам плитуде с инфранизкой частотой (0,5-1 Гц). Температура образца и его сопротивление при этом испытывают периодические колебания около среднего значения. К центральной части образца составляющей 1/31/4 его длины, и где температура однородна по длине образца, прикрепляют два термоэлектродных проводника (платиновый и платинородиевый). При измерениях пообразцу пропускают постоянный ток о, Тогда между термоэлектрадными проводниками возникает переменное напряжение(с частотой 0,5 - 1 Гц)О= аО-о(дй/дТ)О,где а - чувствительность термапары, образованной термоэлектродными проводниками; о - величина постоянного тока, дй/дТ - температурная производная сопротивления образца, О - амплитуда температурных колебаний. Это переменное напряжение измеряется избирательным. усилителем, выходное напряжение которого подается на синхронный детектор. Выходное напряжение синхронного детектора управляет проводимостью полевого транзистора истокам и стоком включенного в цепь источника пастояннога тока. При этом устанавливается величина постоянного тока о такая, что переменное напряжение между термоэлектродными проводниками близко к нулю, а температурная производная сопротивления образца рассчитывается из соотношениядй/дТ = а/о,Таким образом, подключение к образцу термаэлектрадных проводников на расстоянии 1/3 - 1/4 длины образца друг ат друга позволяет осуществить компенсационную схему измерений, что и дает основное уменьшение погрешности определения температурной производной сопротивления образца (примерна в 2 раза). Применение синхронного детектора и полевого транзистора позволяет автоматизировать процесс измерений, Зто дополнительно уменьшает погрешность определения температурной производной сопротивления, так как исключается субъективный фактор, вносимый оператором при длительных измерениях,На чертеже приведена принципиальная схема устройства для измерения электропроводности металлов и сплавов,В предлагаемом устройстве образец через клеммы 1, 2 соединен с источником модулированной мощности 3 и с источником постоянного тога 4. К образцу одним концом подсоединены термаэлектрадные проводники 5, 6, а другим концам ани5 10 соединены с избирательным усилителем 7, выход которого соединен со входом синхронного детектора 8. Выход синхронного детектора 8 соединен с затвором полевого транзистора 9, исток палевого транзистора 9 соединен с эталонным рез.:фстором 9, сток палевого транзистора 9 с источником постояннога тока 4, Потенциальные выводы эталонного резистора 10 соединены со входом цифрового вольтметра 11, а выход цифрового вольтметра 11 соединен с микраЗВМ 12,Устройства работает следующим образом:5 через исследуемый образец в виде проволоки или тонкого стержня от источника модулированной мощности 3 пропускают переменный так модулированный по амплитуде с частотой 0,5-1 Тц. При этом происхо дит нагрев образца и в нем возникаютколебания температуры и сопротивления с укаэанной частотой. Одновременно с пропусканием переменного тока через образец от источника постоянного така 4 пропуска ют постоянный ток. Полярность постоянно.го тока выбираот такой, чтобы между термаэлектрадными проводниками колебания напряжения, свяэайные с термоЗДС, и колебания напряжения, связанные с коле баниями сопротивления образца, были впротивофазе, После нагрева образца на тер, моэлектродных проводниках 5, б измеряются переменное напряжение избирательным усилителем 7, Его выходное напряжение по- .35 дается на синхронный детектор 8, выходноенапряжение которого в свою очередь подается на затвор полевого транзистора 9.,Так как сток и исток транзистора 9 включены в цепь источника постоянного тока 4, то вы ходное напряжение синхронного детектора8 управляя проводимостью полевого транзистора 9 определяет величину постоянного тока, протекающего через образец. Его величина всегда автоматически поддержива ется такой, чтобы переменное напряжениемежду термаэлектродными проводниками было близко к нулю. Зталонное сопротивление 10 также включено в цепь источника постоянного тока 4, Поэтому постоянный 50 ток, протекающий через образец, создаетпадение напряжение на сопротивлении 10, Цифровой вольтметр 11, подключенный к потенциальным выводам сопротивления 10, измеряет это падение напряжения, и это значение заносится в память микроЭВМ 12.В каждой температурной точке темпера г рный коэффициент сопротивления образцарассчитывается по данным, записанным впамять ЗВМ па формуле2003120 10 Составитель С.Глазков Техред М,Моргентал Корректор О,Кравцова Редактор Н,СеменоваЗаказ 3232 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 Ж а=я;зт =ядгде 80 - сопротивление образца при 0 С,а - чувствительность термопарц, образованной термоэлектродными проводниками 565, 1 - величина постоянного тока,Таким образом, преимущества предлагаемого устройства заключаются в уменьшении погрешности измерений ТКС Ф о р мула из обрете ни я1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА 1 СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее источник "5 модулированной мощности, выводы которого соединены с клеммами для подключения образца, источник постоянного тока, первый вывод которого соединен с первойклеммой для подключения образца, эта-, 0 лонный резистор, первый токовый вывод которого соединен с второй клеммой для подключения образце, а потенциальные выводы - с входами цифрового вольтметра, избирательный усилитель, входы которого через потенциальные проводники соединены с клеммами для подключения образца,металлов и сплавов в 2-3 раза и в автоматизации процесса измерений.(56) Крафтмахер Я,А. Теплоемкость металлов при высоких Т; образование вакансий и фазовые переходы 1 рода, - Работы по физике твердого тела. Вып. 1 - Новосибирск: Наука, 1967, с. 37-90,Арр 1. Рпуз. 1 ест, 331), 1978, р. 9-10. отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве потенциальных проводников использованы термоэлектродные проводники и введены синхронный детектор и полевой транзистор; сток которого соединен с вторым выводом источника постоянного тока, истокс вторым токовым выводом эталонного резистора, а затвор - с выходом синхронного детектора, вход которого соединен с выходом избирательного усилителя.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термоэлектродные проводники прикреплены к центральной части образца и расположены друг от друга на расстоянии 1/3 - 1/4 длины образца,