CZ281424B6

CZ281424B6 - Wide-range thermometer

Info

Publication number: CZ281424B6
Application number: CS906906A
Authority: CZ
Inventors: Pavel Ing. Csc. Mach; Jan Doc. Ing. Csc. Kuba
Original assignee: Čvut Fakulta Elektrotechnická
Priority date: 1990-12-29
Filing date: 1990-12-29
Publication date: 1996-09-11
Also published as: CS690690A3; CZ1924U1

Abstract

This thermometer consist of a thick-layer resistor (1) which is connected to the source (2) of the current which are connected to the selective voltmeter (3) for measuring the voltage of the first harmonic and to other the selective voltmeter (4) for measuring the third harmonic.<IMAGE>

Description

Vynález se týká teploměru pro široký rozsah teplot, zejména do 14 K do 450 K.The invention relates to a thermometer for a wide temperature range, in particular up to 14 K to 450 K.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

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 vynálezuTemperature measurement is one of the most common measurements made in technological applications. In most cases, measurements are made for different temperature ranges by different types of thermometers. For temperatures higher than 0 ° C, capillary thermometers of mercury or alcohol, thermocouples of different types, resistance thermometers and pyrometers are used most often. For temperatures below 0 ° C, thermocouples, resistance thermometers, PN transitions and noise thermometers are usually used to measure temperature. Each type of thermometer is suitable for a certain temperature range and its use in a wider temperature range is generally not possible due to its non-linearity or sensitivity. When measuring over a wide temperature range, it is generally necessary to use thermometers of different types, which in many cases is not advantageous because of the need for different types of measuring devices for sensing temperature data from different types of temperature sensors. Measuring a wide range of temperatures is difficult for the operator and the use of different thermometers leads to inaccurate measurements. SUMMARY OF THE INVENTION

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny teploměrem pro široký rozsah teplot, zejména od 14 K do 450 K, podle vynálezu. Jeho podstatou je, že sestává z tlustovrstvého odporu jako teplotního čidla, ke kterému je připojen zdroj proudu, které jsou propojeny se selektivním voltmetrem pro měření napětí první harmonické a s dalším selektivním voltmetrem pro měření napětí třetí harmonické. K dalšímu selektivnímu voltmetru pro měření napětí třetí harmonické lze s výhodou připojit zapisovač.The above drawbacks are overcome by a thermometer for a wide range of temperatures, in particular from 14 K to 450 K, according to the invention. Its essence is that it consists of a thick-film resistor as a temperature sensor to which a current source is connected, which are connected to a selective first harmonic voltmeter and another selective third harmonic voltmeter. A recorder can advantageously be connected to another selective voltmeter for measuring the third harmonic voltage.

Teploměr podle vynálezu 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.The thermometer according to the invention makes it possible to carry out temperature measurements over a wide range and thus much more operatively than when using different types of meters for different temperature intervals. Measurement is fast and easy to use. The measurement results are satisfactory. Production costs are low and production is easy.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález 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 vynálezu a na obr. 2 jsou znázorněny průběhy teplotní závislosti nelinearity tlustovrstvých odporů.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention and its effects are explained in more detail in the description of a specific embodiment of the accompanying drawing, in which FIG. 1 is a front view of a thermometer wiring diagram according to the invention; and FIG.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Tlustovrstvý odpor 1 je čidlem teploty a je připojen ke zdroji 2. sinusového proudu s kmitočtem 10 kHz. Ke zdroji 2. proudu je připojen selektivní voltmetr 3_, naladěný na kmitočet třetí harmonické základní frekvence zdroje 2 proudu a další selektivníThe thick film resistor 1 is a temperature sensor and is connected to a 10 kHz sinusoidal current source. A selective voltmeter 3, tuned to the frequency of the third harmonic base frequency of the current source 2 and another selective

-1CZ 281424 B6 voltmetr 4, naladěný na základní harmonickou. Selektivním voltmetrem 3 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 1. 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 měřicím signálem, musí být proud první harmonické takový, aby celkový ztracený výkon na měřicím tlustovrstvém odporu 1 byl co nejmenší. Nelinearita tlustovrstvého odporu 1 je hodnocena z úrovně napětí třetí harmonické U₃. Celé zařízení může být doplněno zapisovačem 5, který umožní dokumentaci průběhu teploty v požadovaném časovém intervalu.-1GB 281424 B6 Voltmeter 4 tuned to ground harmonics. With a selective voltmeter 3, the magnitude of the third harmonic voltage that is generated on the thick-film resistor 1 due to its non-linearity by passing a sinusoidal current is measured. Since the power lost on the thick-film resistor 1 needs to be minimal, especially with respect to measurements at very low temperatures, in order not to heat it due to the power loss through the measurement signal, the current of the first harmonic must be such that the thick-film resistor 1 was as small as possible. The nonlinearity of the thick film resistor 1 is evaluated from the voltage level of the third harmonic U ₃ . The whole device can be supplemented with a recorder 5, which will enable the documentation of the temperature course in the required time interval.

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 1. Vzhledem k charakteru uvedených průběhů je zřejmé, že vždy je možné nalézt kombinaci typu odporové pasty a velikosti tlustovrstvého odporu 1, aby závislost byla v požadovaném teplotním rozsahu blízká lineární.By monitoring the temperature dependence of the non-linearity of the thick film resistors 1 over a wide temperature range, it has been shown that this dependence can have different courses. The course depends on the type of resistance paste and the size of the measured thick film resistor 1. Given the nature of the waveforms, it is obvious that it is always possible to find a combination of the type of resistance paste and the size of the thick film resistor 1 to be linear.

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 kn až 35,927 kn, hodnoty odporů z pasty TT 5041 se pohybovaly v rozmezí 167,9 Ω až 3,47 kn. Měření byla prováděna v rozmezí teploty 14 K až 450 K.The dependence of nonlinearity on temperature was verified for resistance values of various values made from TT 5031 and TT 5041 resistance pastes. TT 5031 paste resistance values ranged from 1.5973 kn to 35.927 kn, TT 5041 paste resistance values ranged 167.9 Ω to 3.47 kn. Measurements were taken between 14 K and 450 K.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Teploměr pro široký rozsah teplot podle vynálezu nalezne uplatnění především ve stojírenství a ve zkušebních laboratořích.The thermometer for a wide range of temperatures according to the invention will find application especially in the tower industry and in test laboratories.

Claims

A thermometer for a wide temperature range, in particular from 14 K to 450 K, characterized in that it consists of a thick film resistor (1) to which a current source (2) is connected, which are connected to a selective voltmeter (3) harmonic and with another selective voltmeter (4) to measure the third harmonic voltage.