DE2115029B2 - Einrichtung zur temperaturmessung - Google Patents

Einrichtung zur temperaturmessung

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DE2115029B2 DE19712115029 DE2115029A DE2115029B2 DE 2115029 B2 DE2115029 B2 DE 2115029B2 DE 19712115029 DE19712115029 DE 19712115029 DE 2115029 A DE2115029 A DE 2115029A DE 2115029 B2 DE2115029 B2 DE 2115029B2
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    • G06G7/00—Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
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Description

eine mit den Kondensatoren über einen Diffe- mit einer an sich bekannten Registriervorrichtung
renzverstärker und einen Integrator verbundene (R V) verbunden sind
Registriervorrichtung vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß alternierend der 35
Meßwiderstand (R1) und der Vergleichswider-
stand (R2) über einen Schalter (5,) mit dem Multiplikator (M) sowie nachgeschaltetem Mittelungselement, bestehend aus einem Widerstand Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung (A3), einem zweiten mit dem ersten synchronen 30 zur Temperaturmessung, bei der ein aus einem in Schalter (S2) sowie zwe; Kondensatoren (C11 und Abhängigkeit von dem zu messenden Temperatur- Cb) über "zwei parallel^eschaltete Verstärker- bereich ausgewählten Werkstoff gebildeter elektriketten (V FH) verbunden sind. scher Widerstand und ein veränderbarer Verglekhs-
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- widerstand über einen Schalter und eine an sich benet durch die Verwendung von zwei alternierend 35 kannte Verstärkereinrichtung, in der ein zur Ausleitenden Feldeffekttransistoren als Schalter (S1) sonderung einer unter Temperatureinfluß von dem zur alternierenden Verbindung des Meßwider- Meßwiderstand abgegebenen Rauschspannung gestandes (R1) und des Vergleichswiderstandes (R2) eignetes Filter liegt, mit einem an sich bekannten mit den parallelgeschalteten Verstärkerketten Multiplikator verbunden sind, bei der die verstärk- (V FH). 40 ten und multiplizierten Rauschspannungen des Meß-
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Widerstandes und des Vergleichswiderstandes über kennzeichnet, daß die Widerstände der als Schal- einen Widerstand unter Mittelung auf zwei je zur ter (S1) verwendeten Feldeffekttransistoren sehr Speicherung der in dem Meßwiderstand entstehenviel kleiner sind als der Meßwiderstand (R1) und den Spannungen und der im Vergleichswiderder Vergleichswiderstand (R2). 45 stand entstehenden Spannungen vorgesehene Kon-
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 densatoren gegeben werden, und eine mit den Konbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß — zum Ab- densatoren über einen Differenzverstärker und einen gleich der Eigeninduktivität (L1) und der Eigen- Integrator verbundene Registriervorrichtung vorgekapazität (C1) des Meßwiderstandes (R1) und des sehen ist.
zur Verbindung mit dem Verstärker (VFH) vor- 50 Die Temperaturbestimmung erfolgt dabei in der gesehenen Kabels (K1) mit Hilfe einer mit dem Weise, daß durch Veränderung des Vergleichswider-Vergleichswiderstand (R0) in Verbindung stehen- Standes die auf die Kondensatoren gegebenen Spanden verstellbaren Kapazität (C2) und verstell- nungen gegeneinander abgeglichen werden,
baren Induktivität (L2) — in den Verstärkerket- Derartige Temperaturmeßeinrichtungen sollen daten (VFH) parallel zu den Filtern (F) und den 55 zu dienen, Temperaturen in einem Temperatur-Hauptverstärkera jeweils ein innerhalb eines Fre- bereich von nahe 0° K bis zu einigen 100° K zu mesquenzbereiches von etwa 500 kHz bis 2 MHz ab- sen. Dabei wurden bei den bisher bekannten Einrichstimmbarer Schmalbandverstärker (B) mit einer tungen als Meßwiderstände dünne Drähte aus Platin Bandbreite von etwa 20 bis 50 kHz geschaltet ist verwendet.
und daß für die v/ahlweise Verbindung der 60 Die bisher bekannten Einrichtungen zur Messung
Schmalbandverstärker (B) oder der Filter (F) und von Temperaturen unter Ausnutzung der in einem
der Hauptverstärker (H) mit dem Multiplikator Meßfühler in Abhängigkeit von der Temperatur ent-
(M) von Hand verstellbare, mechanische mitein- stehenden Rauschspannung erfüllten jedoch die im
ander gekoppelte Schalter (S3) vorgesehen sind. praktischen Einsatz an sie zu stellenden Forderun-
?>. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 65 gen nicht. Insbesondere zeigte sich, daß diese Einrich-
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestim- tungen sehr störanfällig waren. Außerdem wiesen sie
mung oder zum Abgleich der Eigeninduktivität so erhebliche Fehler bei der Temperaturmessung auf,
(L1) und der Eigenkapazität (C1) des Meßwider- daß sie trotz ihrer Unabhängigkeit von Einflüssen
3 4
der Umgebung im praktischen Betrieb nicht ver- gleichswiderstandes mit dem Verstärker dienenden wendbar waren. Die bisher zur Temperaturmessung Kabel eine Eigeninduktivität und eine Eigenkapazität benutzten Einrichtungen, wie Thermoelemente, Wi- aufweisen, so läßt sich die Genauigkeit des Meßderstandsthermometer oder Pyrometer, haben da- ergebnisses weiterhin dadurch erhöhen, daß der dagegen den Nachteil, daß mit ihnen entweder nur in 5 durch entstehende Fehler durch Abgleich so weit verhältnismäßig geringen Bereichen Messungen mit reduziert wird, daß er praktisch nicht ins Gewicht der gewünschten Genauigkeit durchfühlbar sind, fällt. Das geschieht nach einer sehr zweckmäßigen oder daß mit ihnen wie beispielsweise mit Pyro- Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfinmetern an optisch nicht zugänglichen Stellen Mes- dung dadurch, daß in den Verstärkerketten parallel sungen nicht durchführbar sind, oder daß sie wie io zu den Filtern und den Hauptverstärkern jeweils ein beispielsweise Thermoelemente und Widerstands- innerhalb eines Frequenzbereiches von etwa 500 kHz thermoi v. er unter Umgebungsbedingungen, wie bis 2 MHz abstimmbarer Schmalbandverstärker mit hohem bijck, intens-ver Strahlung und hohen Tem- einer Bandbreite von etwa 20 bis 50 kHz geschaltet peraturen, nicht einsetzbar sind, bzw. große Meß- ist und für die wahlweise Verbindung der Schmalfehler aufweisen. Aufgabe der Erfindung ist es da- 15 bandverstärker oder der Filter und der Hauptverstärher. eine Einrichtung zur Messung von Tempera- ker mit dem Multiplikator von Hand verstellbare, türen zu schaffen. Diese Einrichtung soll Messungen mechanisch miteinander gekoppelte Schalter vorgemit großer Genauigkeit im Bereich von nahe 0° K sehen sind. Zum Abgleich der durch die Eigenindukbis zu 3000 K und mehr ermöglichen, und außer- tivität und die Eigenkapazitä* des Verbindungskabels dem soll diese Einrichtung unabhängig sein von allen 20 vom Meßwiderstand zum Verstärker sind eine verUmwelteinflüssen wie Atmosphäre, Strahlung, Druck stellbare Kapazität und eine verstellbare Induktivität und ferner unabhängig vom Material, aus dem der mit dem Vergleichswiderstand verbunden.
Fühler gefertigt ist, sowie dessen mechanischer und Eine andere Möglichkeit des Abglcichs besteht thermischer Vorbehandlung. dp-in, daß zur Bestimmung oder zum Abgleich der
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch 25 Eigeninduktivität und der Eigenkapazität des Meßgelöst, daß alternierend der Meßwiderstand und der Widerstandes und des zur Verbindung mit dem Ver-Vergleichswiderstand über einen Schalter mit dem stärker vorgesehenen Kabels Kl eine Meßbrücke Multiplikator sowie nachgeschaltetem Mittelungs- vorgesehen ist, die mittels Schalter mit dem Meßelement, bestehend aus einem Widerstand, einem widerstand und dem zur Verbindung des Meßwiderzweiten, mit dem ersten synchronen Schalter scwie 30 Standes mit dem Verstärker vorgesehenen Kabel K1 zwei Kondensatoren über zwei parallelgeschaltete sowie mit dem Vergleichsvviderstand und dem Kabel Verstärkerketten verbunden sind. X2 so schaltbar ist, daß Meßwiderstand und Kabel
Das ist deshalb vorteilhaft, weil dadurch das .Kl sowie Vergleichswiderstand und Kabel K 2 und Eigenrauscht.i der Verstärker so vermindert wird. eine zusätzlich mit dem Vergleichswiderstand in Verdaß dadurch die Genauigkeit der Messung erhöht 35 bindung stehende verstellbare Kapazität sowie verwird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zugleich stellbare Induktivität in der Meßbrücke liegen,
durch die mittels der Einrichtung gemäß der Erfin- Vorteilhaft zur Erhöhung der Meßgenauigkeit der dung ern.öglichten Vergleichsmessungen die Aus- Einrichtung gemäß der Erfindung ist es ferner, die wertung der Meßergebnisse wesentlich vereinfacht Kondensatoren zur Speicherung der verstärkten, wird. Außerdem ist die Störanfälligkeit der Einrich- 40 multiplizierten und gemittelten Rauschspannung des tung auch bei einem Einsatz über längere Zeiträume Meßwiderstandes sowie des Vergleichswiderstandes hinweg sehr gering. über einen Differenzverstärker und einen Integrator
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der mit einer an sich bekannten Registriervorrichtung zu
Einrichtung gemäß der Erfindung besteht in der Ver- verbinden.
Wendung von zwei alternierend leitenden FeldefTekt- 45 Die Erfindung wird in der Zeichnung an Hand
transistoren als Schalter zur alternierenden Verbin- eines Ausführungsbeispiels näher erläutert,
dung des Meßwiderc'andes und des Vergleichswider- Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Meßfühler
Standes mit den parallelgeschalteten Verstärker- Rx zur Messung der Temperatur über ein Kabel K},
ketten. das die in der Zeichnung wiedergegebene Induktivi-
Die Verwendung von Feldeffekttransistoren als 50 tat L1 und die Kapazität C1 aufweist und über einen
Schalter hat den großen Vorteil, daß Störanfällig- Schalter^, mit dem Verstärker VHF verbunden. Der
keit der bisher bekannten Einrichtungen zur Tem- Schalter Sv Her — wie in der Zeichnung nicht dar-
peraturmessung unter Ausnutzung der Rausch- gestellt — durch zwei Feldeffekttransistoren gebildet
spannung eines Meßwiderstandes weiterhin erheb- wird, ist dazu bestimmt, den Meßfühler R1 und einen
Hch vermindert wird. Insbesondere wird dadurch 55 Vergleichswiderstand R1, der zum Abgleich der das
das bei Verwendung von elektromechanischen Schal- Meßergebnia störende Induktivität L1 und Kapazität
tem sich ergebende Auftreten von Prellspannun- C1 dts Verbindungskabels zwischen Meßwiderstand
gen und Alterungserscheinungen vermindert. Vor- R1 und dem Verstärker VHF mit einer verstellbaren
teilhaft ist weiterhin, daß die Nachteile, die da- Kapazität C, und einer verstellbaren Induktivität L2
durch entstanden, daß die Kontaktwiderstände zeit- 60 verbunden ist, im Wechsel mit dem Verstärker VHF
lieh nicht konstant waren, ausgeschlossen sind. zu verbinden.
Zweckmäßig ist ferner, daß die Widerstände der Der Verstärker VFH wird, wie aus der Zeichnung
als Schalter verwendeten Feldeffekttransistoren sehr hervorgeht, aus zwei jeweils aus Vorverstärker V,
viel kleiner sind als der Meßwiderstand und der Filter F und Hauptverstärker H bestehenden parallel
Vergleichswiderstand. Das führt zu einer weiteren 65 geschalteten Versiärkerketten VFH gebildet und ist
Steigerung der Genauigkeit des Meßergebnisses. über zwei mechanisch miteinander gekoppelte Schal-
Berücksichtigt man, daß die zur Verbindung des ter S3 mit der Multipliziereinheit M verbunden. Durch
Meßwiderstandes mit dem Verstärker sowie des Ver- die Multipliziereinheit M werden die über den Ver-
stärker V F H in die Multipliziereinheit M gelangenden Spannungen des Meß Widerstandes R1 und des Vergleichswiderstandes R2 multipliziert. Die jeweils so multiplizierten Spannungen werden sodann über den Widerstand A3 und den Schalter S2 im Wechsel auf die Kondensatoren C0 und Cb gelegt und gemittelt, wobei die Schalter S1 und S2 synchron mit der Wirkung so geschaltet sind, daß die Rauschspannung des Meßwiderstandes Ri und die Rauschspannung des Vergleichswiderstandes R2 jeweils nur auf einen Kondensator C0 oder Cb gegeben werden.
Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit sind mit den Kondensatoren C0 und C6 ein Differenzverstärker D sowie ein nachgeschalteter Integrator/ vorgesehen, die mit dem Registriergerät R V verbunden sind.
Um die durch die Induktivität und die Kapazität des Verbindungskabels zwischen Meßwiderstand Zi1 und Verstärker VFH hervorgerufenen Störungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen, ist außerdem in jeder Verstärkerkette VFH den Vorverstärkern V ein Schmalbandverstärker B nachgeschaltet, wobei mittels der mechanisch miteinander gekoppelten Schalter S3 der Abgleich mittels der Kapazität C2 und der Induktivität L2 registrierbar ist. Voraussetzung ist dabei, daß der Frequenzbereich des Schmalbandverstärkers zwischen etwa 500 kHz und 2 MHz liegt, eine weitere, in der Zeichnung nicht dargestellte Möglichkeit des Abgleichs besteht darin, daß der Meßwiderstand A1 und das Verbindungskabel zum Verstärker VFH sowie der Vergleichswiderstand/?;,
ίο und die verstellbare Kapazität C2 und die verstellbare Induktivität L2 in eine Wechselstrombrücke geschaltet werden.
Dabei ergibt sich die Temperatur wie folgt:
_ «2- TV
T μ —
R,
wobei
TM die Temperatur des Meßwiderstandes A1 unc ao Tv die Temperatur des Vergleichswiderstande! R2 sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ι 2 Standes (A1) und des zur Verbindung mit dem Patentansprüche: Verstärker (VFH) vorgesehenen Kabels (K1) eine Meßbrücke vorgesehen ist, die mittels Schal-
1. Einrichtung zur Temperaturmessung, bei ter mit dem Meßwiderstand (R1) und dem Kabel der ein aus einem in Abhängigkeit von den; 5 (K1) sowie mit dem Vergleichswiderstand (R.,) zu messenden Temperaturbereich ausgewählten und dem zur Verbindung des Widerstandes (R.,) Werkstoff gebildeter elektrischer Widerstand und mit dem Verstärker (VFH) vorgesehenen Kabel ein veränderbarer Vergleichswiderstand über (K9) so schaltbar ist, daß der Meßwiderstand einen Schalter und eine an sich bekannte Ver- (R]) und das Kabe! (K1) sowie Vergleichswider-Stärkereinrichtung, in der ein zur Aussonderung io stand (R.,) und Kabel (K2) und eine zusätzlich einer unter Temperatureinfluß von dem Meß- mit dem" Vergleichswiderstand (A2) in Verbinwiderstand abgegebenen Rauschspannung geeig- dung stehende verstellbare Kapazität (C2) sowie netes Filter liegt, mit einem an sich bekannten verstellbare Induktivität (L.,) in der Meßbrücke Multiplikator verbunden sind, bei der die ver- liegen.
stärkten und multiplizierten Rauschspannuagen 15 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden
des Meßwiderstandes und des Vergleichswider- Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die.
Standes über einen Widerstand unter Mittelung die verstärkten, multiplizierten und gemittelten
auf je zwei zur Speicherung der in dem Meß- Rauschspannungen des Meßwiderstandes (R1)
widerstand erstehenden Spannungen und der im sowie des Vergleichswiderstandes (R2) speichern-
Vergleichswiütrstand entstehenden Spannungen 20 den Kondensatoren (C11) und (C6) über einen
vorgesehene Kondensatoren gegeben werden, und Differenzverstärker (D) und einen Integrator (/)
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