Устройство для дистанционного измерения температуры

(51) С О 1 К 7/ САНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСК госудАРственный комитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Заявка Франции 1 2295402, кл. С 01 К 7/16, опублик. 16,07.76.Авторское свидетельство СССР У 1500861, кл, С 01 К 7/16, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобрьтение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений эа счет уменьшения погрешности изменения сопротивления прово 8015714 дов линии связи, Устройство содержиттермопреобразователь 1 сопротивленияи вторичный прибор 2, снабженный стабилизированным источником 3 тока иоперационным усилителем 4, к выходукоторого подключен узел 6 представления информации, Во вторичный прибор 2 дополнительно введены операционный усилитель 7 и регулируемый источник 9 стабилизированного напряжения.При этом коэффициент усиления операционного усилителя 7 равен отношениюобщего сопротивления двух проводовлинии связи к сопротивлению участкапроводника линии связи от точки подсоединения к нему дополнительногопроводника до операционного усилителя 4. 1 з,п, ф-лы 2, ил.Изобретение относится к термометрии, а точнее к устройствам для дистанционного измерения температуры спомощью термопреобразователей сопро 5тивления, соединяемых со вторичнымиприборами проводными линиями связи,Цель изобретения - повышение точности компенсации изменения сопротивления проводов линии связи,На фиг,1 приведена функциональ., ная схема устройства; на фиг. 2 - линияя связи, вариант.Устройство содержит термопреобра зователь 1 и вторичный прибор 2,снабженный стабилизированным источником 3 тока и операционным (дифференциальным) усилителем 4, один из входов которого (например неинвертирующий) подсоединен к выходу стабилизованного источника 3 тока и через линию 5 связи с термопреобразователем1 сопротивления, Выход операционногоусилителя 4 подсоединен ко входу узла б представления информации, в качестве которого может быть применен,например, вольтметр со стрелочным индикатором.Второй вход операционного усилителя 4 (в данном случае инвертирующий) подсоединен к выходу второгооперационного усилителя 7, первыйвход которого (в данном случае неинвертирующий) подсоединен дополнительным проводником 8 к проводу линии 5,связи, соединяющему термопреобразователь 1 сопротивления с общими шинами операционных усилителей 4 и 7.Второй вход операционного усилителя 7 подсоединен к выходу регулируемого стабилизированного источника 9напряжения.Порядок подсоединения входов операционных усилителей 4 и 7 к соответствующим элементам устройства может 45быть изменен на обратный, т.е. неинвертирующий входы могут быть подсоединены вместо инвертирующих и наоборот (в обоих усилителях одновременно).50Линия 5 связи и дополнительный,проводник 8 могут быть выполнены в виде соединенных между собой двух отрезкой кабеля 10 и 11, первый из которых содержит две жилы а второй три 55жилы, При этом две жилы трехжильного отрезка кабеля 11 соединены с двумя жилами двухжильного отрезка кабе"ля 10 продолжают их) и служат для соединения термопреобразователя сопротивления 1 со вторичным прибором 2, а третья жила трехжильного кабеля 11 подсоединяет промежуточную точку К провода, соединяющего термопреобразователь 1 сопротивления с общими шинами операционных усилителей 4 и 7 с первым входом операционного усилителя 7.Устройство работает следующим образом,На неинвертирующем входе операционного усилителя 4 имеется напряжение 11, величина которого определяется соотношениемП, Р,+ ) = (+а )+ где К ,г - соответственно величинысопротивлений термопреобразователя и линиисвязиКтгасо - то же,.при температуо- ре 0 С;К, К , - температурные коэффициенты сопротивления соот-.ветственно термопреобразователя и линии связи;Т- измеряемая температура;Т, - температура среды, окружающей линию связи;1 - ток в цепи термопреобразователя сопротивления.На инвертирующем входе операционного усилителя 4 имеется напряжение Б, определяемое соотношениемС П-(-Со) К(ПС ) К, (2)где Б =т 1 - напряжение на неинверХтирующем входе операционного усилителя 7, равное падению напряжения за счет тока 1 насопротивлении г участка проводника линиисвязи 5 от промежуточной точки Х до общейшины операционного усилителя 4;- напряжение на выходеОисточника стабилизированного напряжения 9;Кт - коэффициент усиленияусилителя 7.На выходе операционного усилителя 4 будет иметься напряжение, определяемое соотношением157426 бследней уменьшается сопротивлениеучастка линии связи, на котором образуется напряжение компенсации температурной погрешности, а следова 5 тельно, уменьшается и величина указанного напряжения, Очевидно, что дляустойчивой работы устройства величина этого напряжения должна быть существенно больше напряжения помех на10 входе операционного усилителя 7. Этоусловие выражается соотношением: 5ц,=е,-т,-(,вМ, т,)в"як+По) Ку(3)Выражая сопротивление участка линии связи от точки Х до вторичного прибора как часть общего сопротивления линии связигх= гас (4) где 151 О 5 - безразмерная величина, соотношение (3) можно преобразовать к видувисл Гто+ Л(отивм)твои+лотов Н"+о( Кщ Т м, (5) КИз полученного соотношения (5) следует, что при легко выполнимых условиях25го - о 7(8) 30 т.е, напряжение на выходе операционного усилителя 5 будет зависеть только от измеряемой температуры., Это напряжение поступает на вход узла 6представления информации, где преобразуется к .виду, удобному для восприятия, например, в показания стрелочногоиндикатора со шкалой, отградуированной в градусах Цельсия,Условие, выражаемое соотношением1(Ь) легко выполняется за счет изменения величины напряжения Ц, на выходе источника 9 стабилизированногонапряжения (операции установки нуля),45Условие, выражаемое соотноше.нием (7), также легко выполняетсяза счет выбора величины коэффициентаусиления К операционного усилите. -7ля 7 в50Для этого необходимо знать величину параметра 3 = , которая загасвисит от выбора положения точки Хподсоединения к линии связи дополнительного проводника.Чем меньше величина этого параметра, тем меньше длина дополнительногопроводника, однако с уменьшением поГ,щ ( )(л Ь Тос В о т 1 Тизмгде ДТм - изменение измеряемой температуры, эквивалентноеизменению температуры сре.ды, окружающей линиюсвязи на величину ЬТ с .Принимая указанное изменение измеряемой температуры Тм за пределдопускаемой температурной погрешности, вызываемой изменением температурыокружающей линию связи среды, из (9), (10), (11) получим;гасо(13),К =1 (7)соотношение (5) преобразуется к виду где Д 11( - изменение падения напряжения на участке линии связис сопротивлением г к приминимальном изменении температуры окружающей среды,которое нужно учитывать;Б - напряжение помехи, приведенное ко входу операционногоусилителя 7.Величина с(Б,( может быть выражена со- отношением где г. - сопротивление участка линиисвязи от точки Х до вторичного прибора при 0 С;сТ - минимальное изменение темпе.ратуры акружающй линию связи среды, которое необходимо учитывать.Величина АТ может быть определена из следующих соображений. Очевидно, что при двухпроводной линии связи вызываемое изменением температуры окружающей среды изменение сопротивления линии связи эквивалентно такому же изменению сопротивления преобразователя. Это выражается соотношением(возможный температурный дрейф дляПрецизионного интегрального операционного усилителя 153 УД 5 в диапазонетемператур от 1 О до 30 С), 1=3 мА Можно принять=0,1;1(В таком случае К 7= - =0),Это означает, что длина дополнительного проводника должна в данном,случае составлять 0,2 длины линии . 15связи. Важно отметить, что при этом достигается практическое отсутствие погрешности от температурного изменения сопротивления линии связи независимо от ее протяженности и сечения проводников, а также независимо от возможных изменений температуры окружающей среды. 25 Формула изобретения Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее . 30 термопреобразователь сопротивления, подключенный посредством двухпроводной линии связи к стабилизированному источнику тока и первому входу первого операционного усилителя, выход которого подключен к входу узла пред" ставления информации, о т л и ч а ю" щ е е с я ,тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения погрешности компенсации измене О ния сопротивления проводов линии связи, в него введены второй операционный усилитель и регулируемый источ(максимально допустимый ток для высокоомного термопреобразователя сопротивления типа ТЧ-01), К =2000 Ом,К=О, 004, Д Т =О, 2 С, из (13) получим ник стабилизированного напряжения, причем второй вход первого операционного усилителя подключен к выходу второго операционного усилителя, первый вход которого соединен с выходом источника стабилизированного напряжения, а его второй вход связан дополнительно введенным проводником с проводом линии связи, соединяющим термопреобразователь сопротивления ,с общей шиной операционных усилителей, при этом коэффициент усиления второго операционного усилителя равен отношению общего сопротивления проводов линии связи к сопротивлению участка провода линии связи от точки подсоединения к нему дополнительного проводника до первого операционного усилителя.2, Устройство по п. 1; о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что линия связи выполнена из двух соединенных между собой двухжильного и трехжильного отрезков кабеля, причем две жилы трехжильного отрезка кабеля одними своими концами соединены соответственно с жилами двухжильного отрезка кабеля, а другими концами - соответственно с общей шиной и первым входом первого операционного усилителя, а третья жила трехжильного отрезка кабеля является дополнительным проводником.157426 Составитель В, ГолубевРедактор А, Долинич Техред М.Дидик Корректор С, Шевку аказ 1505 Тираж НИИПИ Государственного коми 113035, Моск08 писн при ГКНТ СССР та иУЖизобретениям и открытиям Раушская наб д, 4/5