DE2115029C3 - Einrichtung zur Temperaturmessung - Google Patents
Einrichtung zur TemperaturmessungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Temperaturmessung, bei der ein aus einem in
Abhängigkeit von dem zu messenden Temperaturbereich ausgewählten Werkstoff gebildeter elektrischer
Widerstand und ein veränderbarer Vergleichswidersiand über einen Schalter und eine an sich bekannte
Verstärkereinrichtung, in der ein zur Aussonderung einer unter Temperatureinfluß von dem
Meßwiderstand abgegebenen Rauschspannung geeignetes Filter liegt, mit einem an sich bekannten
Multiplikator verbunden sind, bei der die verstärkten
und multiplizierten Rauschspannungen des Meßwiderstandes und des Vergleiehswiderstandes über
einen Widerstand unter Mittelung auf zwei je zur Speicherung der in dem Meßwiderstand entstehenden
Spannungen und der im Vergleichswiderstand entstehenden Spannungen vorgesehene Kondensatoren
gegeben werden, und eine mit den Kondensatoren über einen Differenzverstärker und einen
integrator verbundene Registriervorrichtung vorgesehen ist.
Die Temperaturbestimmung erfolgt dabei in der Weise, daß durch Veränderung des Vergleiehswiderstandes
die auf die Kondensatoren gegebenen Spannungen gegeneinander abgeglichen werden.
Derartige Temperaturmeßeinrichtungen sollen dazu dienen. Temperaturen in einem Temperaturbereich
von nahe (Γ K bis zu einigen 100" K zu messen. Dabei wurden bei den bisher bekannten Einrichtungen
als Meßwiderstände dünne Drähte aus Platin verwendet.
Go Die bisher bekannten Einrichtungen zur Messung von Temperaturen unter Ausnutzung der in einem
Meßfühler in Abhängigkeit von der Temperatur entstehenden Rauschspannung erfüllten jedoch die im
praktischen Einsatz an sie zu stellenden Fordcrungen nicht. Insbesondere zeigte sich, daß diese Einrichtungen
sehr störanfällig waren. Außerdem wiesen sie so erhebliche Fehler bei der Temperaturmessung auf.
daß sie trotz ihrer Unabhängigkeit von Einflüssen
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der Umgehung im praktischen Betrieh nicht ver- uleiehswiderstandes mit dem Verstärker dienenden
wendbar waren. Die bisher zur Teniperatiirmessunu Kabel eine Eisienindukmität und eine Eigenkapazität
benutzten Einrichtungen, wie Thermoelemente. Wi- aufweisen, so" läßt sich die Genauigkeit des MeB-ilerstandsthermometer
oder Pyrometer·, hahen 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 durchführbar sind. fällt. Das geschieht nach einer sehr zweckmäßigen
oder daß mit ihnen wie beispielsweise mit Pyro- Ausfiihrungsform der Einrichtung gemäß der Erfinmetern
an optisch nicht zugänglichen Stellen Mes- dune 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
thermometer unter Uuigebungsbedingungen. wie bis 2 MHz abstimmbarer Schmalhandverstärker mit
hohem Druck, intensiver 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,
um.!! zu schallen. Diese Einrichtungsoll Messungen mechanisch miteinander gekoppelte Sehalter vorgeini:
großer Genauigkeit im Bereich von nahe OK sehen sind. Zum Abgleich oer durch die Eigeninduk-
|v. /u 3000 K und mehr ermöglichen, urd außer- tivität und die Eigenkapazitä. des Verbindungskabels
ü^in soll diese Einrichtung unabhängig sein \on allen 20 vom Meßwiderstand zum Verstärker sind eine verrrmVelieinfliissen
wie Atmosphäre. Strahlung. Druck stellbare Kapazität und eine verstellbare Induktivität
und ferner unabhängig vom Material, aus dem der mit dem Veruleichswiderstand verbunden.
Fühler gefertigt ist. sowie dessen mechanischer und Eine andere Möglichkeit des Ahgleichs besteht
thermischer Vorbehandlung. darin, daß zur Bestimmung oder zum Abgleich der
Diese Aufgabe wird gemäß der Erlincluim dadurch 25 Eiueninduktivität und der Eigenk pazitat des Meßiielö'-!.
daß alternierend der Meßwiderstand und der Widerstandes und des zur Verbindung mit dem Ver-Veraleichswiderstand
über einen Sehalter mit dem stärker vorgesehenen Kabels Kl eine Meßbrücke
Multiplikator sowie nachgeschaltetem Mitielungs- vorgesehen ist. die mittels Schalter mit dem MeU-element.
bestehend aus einem Widerstand, einem widerstand und dem zur Verbindung des Meßwiderzweilen,
mit dem ersten synchronen Sehalter sowie 30 Standes mit dem Verstärker vorgesehenen Kabel λ
zwei Kondensatoren über zwei paralleluesehaltete sosvie mit dem Vergleichswiderstand und dem Kabel
Verstärkerketien verbunden sind. ' λ'2 so schaltbar ist. daß Meßwiderstand und Kabel
Das ist deshalb vorteilhaft, weil dadurch das K\ sowie Vergleichswiderstand und^ Kabel ^i 2 ^und
Eineiuauschen der Verstärker so vermindert wird. eine zusätzlich mit dem Vergleichswiderstand π . er·
daß 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 genial', der Edm- Vorteilhaft zur Erhöhung der Meßgenauigkeit der
dung ei möglichten Vergleichsmessungen dk Aus- Einrichtung gemäß der Erfindung ist es firner, die
weiumg der Meßergebnisse wesentlich vereinfacht Kondensatoren zur Speicherung der verstärkten,
wird. Außerdem ist die Störanfälligkeit der Einrieli- 40 multiplizierten und gemittelien Rauschspannung des
uinu auch bei einem Einsatz über iänuere Zeiträume Meßwiderstandes sowie des Vergleichswiderstandes
hinwec sehr gering. ' über einen Differenzverstärker und einen Integrator
Eine besonders ' ;·.■. r/ugte Ausfiihrungsform der mit einer an sich bekannten Registriervorrichtung zu
Einrichtung gemäß der Erfindung besteht in der Ver- verbinden.
wendung von zwei alternierend leitenden FeldelTekl- 45 Die Erfindung wird in der Zeichnung an Hand
transistoren als Schalter zur aliernierenden Verbin- eines Ausführungsbeispiels näher erläutert,
dung des Meßwiderstandes und des Verdeichswider- Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der Meßfühler
Standes mit den parallelgeschalteten"" VVi stärker- R, zur Messung der Temperatur über ein Kabel K ,,
leiten " das die in der Zeichnung wiedergegebene Induktivi-
Die Verwendung von Feldeffekttransistoren ais 50 tat Lx und die Kapazität C, aufweist und über einen
Schalter hat den großen Vorteil, daß Störanfällig- Schalter V, mit dem Verstärker VHF verbunden. Der
keil der bisher bekannten Einricluutmcn zur Tem- Schalter Λ,, der — wie in der Zeichnung nicht cJar-
peraturmessung unter Ausnutzung 'der Rausch- gestellt - durch zwei ^'^'^"""^^/^,^^
spannung eines Meßwiderstandes weiterhin erheb- wird, ist dazu bestimmt, den Meßfühler R und utun
lieh vermindert wird. Insbesondere wird dadurch 55 Vergleich'widerstand/?,. der zum Abgleich der das
das bei Verwendung von elektromechanischen Schal- Meßergebnis störende Induktivität /.und Kapazita
tern sich erecbcnde Auftreten von PreHspannun- C1 des Verbindungskabcls zwischen Meßwiderstand
«en und Alfcrungserscheinungen vermindert. Vor- A1 und dem Verstärker VU FmI e.n-r verseilbaren
feilhaft ist weiterhin, daß di'e Nachteile, die da- Kapazität C, und einer verstellbaren Induktiv, a /
durch entstanden, daß die Kontaktwiderstände zeit- ßn veiblinden ist. im Wechsel mit dem Verstarker
lieh nicht konstant waren, ausgeschlossen sind. zu verbinden. ·/,;rh„imi,
Zweckmäßig ist ferner, daß die Widerstände der Der Verstärker VFU wird, wie a us de, Zuchn ing
als Schalter verwendeten Feldeffekttransistoren sehr hervorgeht, aus zwei jeweils aus Vorverstärker V,
viel kleiner sind als der Meßwiderstand und der Filter F und Hauptverstärker// begehenden paralk
Vcrcleichswidcrsr.nd. Das führt zu einer weiteren 65 geschalteten Verstärkerketten VF U gebildet und ist
Steigerung der Genauigkeit des Meßergebnisses. über zwei mechanisch miteinander gekoppelte Scha -
Berücksichtigt man, daß die zur Verbindung des ,er.V, mi· der MultiplmcremheitA/verbunden. Duuh
Meßwiderstandes mit dem Verstärker sowie des Ver- die Multipliziereinheit Λ/ werden die über den \ u-
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stärker VVH in die Multipli/iereinheil Λ7 gelangen- tels der mechanisch miteinander gekoppelten Schalter
den Spannungen des Meßwiderstandes R1 und des .S., der Abgleich mittels der Kapazität C, und der
Vergleichswiderstandes R2 multipliziert. Die jeweils Induktivität /.., registrierbar ist. Voraussetzung ist
so multiplizierten Spannungen werden sodann über dabei, daß der Frequenzbereich des Schmalbandver-
den Widerstand R1 und den Sehalter .S., im Wechsel 5 stiirkers zwischen etwa SOOkHz und 2MIIz liegt.
auf die Kondensatoren ('„ und Ch gelegt und gemit- eine weitere, in der Zeichnung nicht dargestellte
teil, wobei die Sehalter .S1 und .S., synchron mit der Möglichkeit des Abglcichs besteht darin, daß der
Wirkung so geschaltet sind, daß die Rausehspannung Meßwiderstand R1 und das Vcrbindungskabcl zum
des Meßwiderstandes R1 und die Rausehspannung des Verstärker VVH sowie der Vcrgleichswiclcrstand R.,
Vcrglcichswidcrstandcsßjj jeweils nur auf einen Kon- io und die verstellbare Kapazität C2 und die verstellbare
dcnsator C11 oder C1, gegeben werden. Induktivität L1 in eine Wechselstrombrücke geschal-
Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit sind mit den tet werden.
Kondensatoren C1, und C1, ein Differenzverstärker D Dabei ergibt sich die Temperatur wie folgt:
sowie ein nachgeschütteter Integrator / vorgesehen,
sowie ein nachgeschütteter Integrator / vorgesehen,
die mit dem Registriergerät RV verbunden sind. 15 j _ J^t'^ν
Um die durch die Induktivität und die Kapazität " R1 '
des Verbindungskabels zwischen Meßwiderstand R1 wobei
und Verstärker VVH hervorgerufenen Störungen auf
und Verstärker VVH hervorgerufenen Störungen auf
ein Mindestmaß herabzusetzen, ist außerdem in jeder T.ν die Temperatur des Meßwiderstandes R1 um
Verstärkerkette VVH den Vorverstärkern V ein 20 Tv die Temperatur des Vcrgleichswidcrstande:
Schmalbandverstärker Ii nachgeschaltet, wobei mit- R., sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
■_.— -Λί
Claims (5)
1. Einrichtung zur Temperaturmessunii. bei
der ein aus einem in Abhängigkeit \on dem zu messenden Temperaturbereich ausgewählten
WerkstolT gebildeter elektrischer Widerstand und ein veränderbarer Yergleichswiderstand über
einen Schalter und eine an sich bekannte Verstärkereinrichtung. in der ein zur Aussonderung
einer unter Temperatureinfluß von dem Meßwiderstand abgegebenen Rauschspannung geeignetes
Filter liegt, mit einem an sich bekannten Multiplikator verbunden sind, bei der die verstärkten
und multiplizierten Rauschspannungen des Meßwiderstandes und des Vergleichswiderstandes
übe·· einen Widerstand unter Mittelung auf je zwei /ur Speicherung der in dem Meßwiderstand
entstehenden Spannungen und der im Vergleichswiderstand entstehenden Spannungen
vorgesehene Kondensatoren gegeben werden, und eine mit den Kondensatoren über einen Differenzverstärker
und einen Integrator verbundene Registriervorrichtung \ orgeschen ist. dadurch
gekennzeichnet, daß alternierend der
Meßwiderstand (R,) und der Vergleichswiderstand
(R.,) über einen Schalter (.V1) mit dem Multiplikator
(.VJ) sowie nachgeschaltetem Mittelungselement, bestehend aus einem Widerstand
(/?.,}. einem zweiten mit dem eisten synchronen
Schalter (.S'.,) sowie zwei Kondensatoren (C1, und
Ch) über zwei parallelgeschaltete Verstärkerketten
( V F H) verbunden sind.
2. Hinrichtung nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch die Verwenduim von zwei alternierend
leitenden Feldeffekttransistoren als Schalter CV1) zur alternierenden Verbindung des Meßwiderstandes
(R1) und des Vergleichswiderstandes (R.,)
mit den parallelueschalteten Verstärkerketten (VFH).
3. Hinrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet,
daß die Widerstände der als Schalter (.V1) verwendeten Feldeffekttransistoren sehr
viel kleiner sind als der Meßwiderstand (R1) und
der Vergleichswiderstand (R.,).
4. Einrichtung nach einem det Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß — zum Abgleich
der Eigeninduktivität (L1) und der Eigenkapa/ität
(C1) des Meßwiderstandes (R1) und des
zur Verbindung mit dem Verstärker (V F H) vorgesehenen Kabels (K1) mit Hilfe einer mit dem
Vcrgleichswiderstand (R,) in Verbindung stehenden
verstellbaren Kapazität (C.,) und verstellbaren Induktivität (/..,) — in den Verstärkerketten
(VFH) parallel zu den Filtern (/·') und den Hauptverslärkern jeweils ein innerhalb eines Frequenzbereiches
von etwa 500 kHz bis 2 MHz ahstimmbarer Sehmalbandvcrstärker (B) mit einer
Bandbreite von etwa 20 bi^ 50 kHz geschaltet ist
und daß für die wahlweise Verbindung der Schmalbaiulverstärker (D) oder der Filter (/■') und
der Hauptverstärker (H) mit dem Multiplikator (/V/) von Hand verstellbare, mechanische miteinander
gekoppelte Sehalter (.V1) vorgesehen sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung
oder zum Abgleich der Eigeninduktivität (i.,) und der Eigenkapazität (C1) d>:s Meßwider-Standes
(R1) und des zur Verbindung mit dem Verstärker (VFH) vorgesehenen Kabels (K1)
eine Meßbrücke vorgesehen ist. die mittels Schalter mil dem Meßwiderstand (R1) und dem Kabel
(Ki) sowie mit dem Vergleichswiderstand (/?.,)
und dem zur Verbindung des Widerstandes («._,) mit dem Verstärker (V FH) vorgesehenen Kabel
(K.,) so schaltbar ist. daß der Meßwiderstand (R]) und das Kabel (K1) sowie Vergleichswiderstand
(R.,) und Kabel (K.,) und eine zusätzlich mit dem" Vergleiciiswiderstand (R.,) in Verbindung
stehende verstellbare Kapazität (C.,) sowie verstellbare Induktivität (L.,) in der Meßbrücke
liegen.
(S. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die.
die verstärkten, multiplizierten und gemittelten Rauschspannungen des Meßwiderstandes (W1)
sowie des Vergleiehswiderstandes (R.,) speichernden Kondensatoren (C,,) und (C,,) über einen
Differenzverstärker (D) und einen Integrator (7) mit einer an sich bekannten Registriervorrichtung
(RV) verbunden sind.
Priority Applications (14)
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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