(54) Teploměr pro široký rozsah teplot

CZ 1924 U

Teploměr pro široký rozsah teplot?’!

I i

Oblast techniky ;

Technické řešení se týká teploměru pro široký rozsah teplot, zejména pro oblast nízkých teplot.

Dosavadní stav techniky

Měření teploty je jedním z nejčastějších měření prováděných v technologických aplikacích. Ve většině případů je měření prováděno pro různé rozsahy teploty různými druhy teploměrů. Pro teploty vyšší než 0°C se užívá nejčastěji kapilárních teploměrů rtuťových nebo lihových, termočlánků různých typů, odporových teploměrů a pyrometrů. Pro teploty nižší než 0°C se používá k měření teploty obvykle termočlánků, odporových teploměrů, PN přechodů a šumových teploměrů. Přitom každý z uvedených typů teploměrů je vhodný pro jistý teplotní interval a jeho použití v širším teplotním intervalu zpravidla není možné z důvodů jeho nelinearity nebo citlivosti. Při měření v širokém rozsahu teplot je tedy nutné užít zpravidla teploměrů různých typů, což v řadě případů není výhodné z důvodů potřeby různých typů měřicích zařízení pro snímání údajů teploty z různých typů teplotních čidel. Měření širokého rozsahu teplot je náročné pro obsluhu a v důsledku použití různých teploměrů dochází k nepřesnostem měření.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny teploměrem pro široký rozsah teplot podle technického řešení. Jeho podstatou je, že sestává z tlustovrstvého odporu jako teplotního čidla, ke kxerému je připojen zdroj proudu, které jsou propojeny se selektivním voltmetrem pro měření napětí první harmonické a s dalším selektivním voltmetrem pro měření třetí harmonické. K dalšímu selektivnímu voltmetru pro měření třetí harmonické lze s výhodou připojit zapisovač.

Teploměr podle technického řešení umožňuje provádět měření teploty v širokém rozsahu a tedy mnohem operativněji než v případě využití různých typů měřičů pro různé teplotní intervaly. Měření je rychlé a nenáročné na obsluhu. Výsledky měření jsou vyhovující. Výrobní náklady jsou nízké a výroba je snadná.

Příklady provedení technického řešení

Technické řešení a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popisu konkrétního příkladu provedení podle přiloženého výkresu, kde na obr. 1 je znázorněno v nárysu schéma zapojení teploměru podle technického řešení a na obr. 2 jsou znázorněny průběhy teplotní závislosti nelinearity tlustovrstvých odporů.

Přehled obrázků na výkresech

Tlustovrstvý odpor 1 je čidlem teploty a je připojen ke zdroji £ sinusového proudu s kmitočtem 10 kHz. Ke zdroji 2 je připojen selektivní voltmetr 3 naladěný na kmitočet třetí harmonické základní frekvence zdroje 2 proudu a další selektivní voltmetr 4 naladěný na základní harmonickou. Selektivním voltmetrem je měřena velikost napětí třetí harmonické, které vzniká na tlustovrstvém odporu 1 v důsledku jeho nelinearity průchodem sinusového proudu, dalším selektivním voltmetrem 4 je měřeno napětí první harmonické na tlustovrstvém odporu i. Měření je prováděno při konstantním napětí první harmonické. Protože je třeba, aby výkon ztracený na tlustovrstvém odporu 1 byl minimální

- zejména s ohledem na měření ve velmi nízkých teplotách, aby nedocházelo k jeho ohřevu v důsledku ztrátového výkonu měřícím signálem, musí být proud první harmonické takový, aby celkový ztracený výkon na měřícím tlustovrstvém odporu 4 byl co nejmenší. Nelinearita tlustovrstvého odporu 4 je hodnocena z úrovně napětí třetí harmonické . Celé zařízeni může být doplněno zapisovačem

5., který umožní dokumentaci průběhu teploty v požadovaném časovém intervalu.

Při sledování teplotní závislosti nelinearity tlustovrstvých odporů 1 v širokém rozsahu teplot se ukázalo, že tato závislost může mít různé průběhy. Průběh závisí na typu odporové pasty a na velikosti měřeného tlustovrstvého odporu i. Vzhledem k charakteru uvedených průběhů je zřejmé, že vždy je možné nalézt takovou kombinaci typu odporové pasty a velikosti tlustovrstvého odporu i, aby závislost byla v požadovaném teplotním rozsahu blízká lineární.

Závislost nelinearity na teplotě byla ověřována u odporů různých hodnot vytvořených z odporových past typu TT 5031 a TT 5041. Hodnoty odporů z pasty TT 5031 se pohybovaly v rozmezí 1.5973 kfi až 35.927 kO, hodnoty odporů z pasty TT 5041 se pohybovaly v rozmezí 167.9 Ω až 3.47 kO. Měření byla prováděna v rozmezí teploty 14 K až 450 K.

Průmyslová využitelnost

Teploměr pro široký rozsah teplot podle technického řešení nalezne uplatnění především ve strojírenství a ve zkušebních laboratořích.