DE2638537A1 - Messgeraet - Google Patents
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Description
US-Ser.No. 608,030 26. August 1976
Filed: August 27, 1975 9923-76/Kö/Ro.
The Sippican Corporation, Marion, Mass. (V.St.A.)
Meßgerät
Die Erfindung betrifft ein Meßgerät mit einem Meßfühler, dessen elektrischer Widerstand R sich in Abhängigkeit von der
Meßgröße ändert, und mit einer Brückenschaltung, in deren an einen ersten Regelpunkt angeschlossenem ersten Zweig der Meßfühler
und ein langer übertragungsleiter vorgesehen sind, in
deren an einen zweiten Regelpunkt angeschlossenem zweiten Zweig ein zweiter langer Übertragungsleiter vorgesehen ist und die
mit ihrem dritten Zweig an den ersten und mit ihrem vierten Zweig an den zweiten Regelpunkt angeschlossen ist, wobei die
gleichen Widerstand R aufweisenden, an den Meßfühler angeschlossenen
übertragungsleiter so ausgebildet sind, daß sie
durch im Betrieb des Gerätes auftretende Widerstandsänderungen in gleicher Weise beeinflußt werden.
Der elektrisch im einen Zweig der Brückenschaltung liegende Meßfühler ist dabei über einen übertragungsleiter angeschlossen,
der so lang ist, daß sein elektrischer Widerstand (Impedanz) bei der Auslegung der Brücke berücksichtigt werden
muß. Die Erfindung ist besonders auf ozeanographische Systeme, bei denen Thermistoren (Heißleiter) für die Messung der Wassertemperatur
verwendet werden, anwendbar und stellt eine Verbesserung gegenüber den in den USA-Patentschriften 3 221 556,
3 339 407 und Re 27, 103 beschriebenen Anordnungen dar. Im
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allgemeinen weisen Systeme, auf welche die Erfindung anwendbar
ist, einen zweiten langen tibertragungsdraht oder -leiter auf, der in einem zweiten Arm der Brücke liegt, wobei die beiden
übertragungsleiter gleiche Widerstände R haben und so angeordnet
sind, daß sie durch widerstands-verändernde Zustände beide in gleicher Weise beeinflußt werden. Der dritte und der
vierte Brückenzweig sind mit dem ersten Brückenzweig an einem ersten Regelpuakt bzw. mit dem zweiten Brückenzweig an einem
zweiten Regelpunkt verbunden. In die Brücke wird eine Bezugsspannung
eingebracht, 'and mit Hilfe einer aktiven Regelschaltung
wird die Brücke durch Regeln der Ströme in den Brückenzweigen abgeglichen. Dann wird der Brückenstrom gemessen, und der gemessene
Strom liefert eine Anzeige des Wertes der Meßgröße.
Der Erfindung liegt die Aufgabe sugrunde, ein verbessertes
Meßgerät dieser Art zu schaffen.
Ein Meßgerät der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Brückenzweig zwischen
den ersten Regelpunkt und einen ersten Stromeingabepunkt geschaltet ist; daß der vierte Brückenzweig zwischen den zweiten
Regelpunkt und einen zweiten Stromeingabepunkt geschaltet ist? daß eine erste aktive Regelschaltung Eingangsgrößen von den beiden
Regelpunkten und von einer Bezugsspannungsquelle empfängt und den ersten Stromeingabepunkt mit einem Strom beliefert, der
so geregelt ist, daß zwischen den beiden Regelpunkten eine vorbestimmte, auf die Bezugsspannung bezogene Spannungsdifferenz
besteht; daß eine an die Brückenschaltung angeschlossene zweite aktive Regelschaltung den zweiten Stromeingabepunkt mit einem
Strom beliefert, der so geregelt ist, daß zwischen den beiden Stromeingabepunkten eine auf die vorbestimmte Spannungsdifferenz
bezogene Spannungsdifferenz besteht; und daß eine an die Brückenschaltung angeschlossene Ausgangsschaltung eine auf einen der
geregelten Ströme bezogene Ausgangsgröße liefert.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß man mit einer einzigen, vorzugsweise geerdeten Energiequelle
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für die Belieferung der Schaltungsanordnung mit Bezugsspannung , Skalenverschiebungsspannung und Betriebsspannung auskommt.
Eine isolierte oder erdfreie Bezugsspannungsquelle wird nicht benötigt. Mehrere solche Meßbrücken (mit je einem
eigenen Meßfühler) in Parallelschaltung können aus ein und derselben Energieversorgungsquelle gespeist werden. Die Bezugsspannungsquelle
und der Meßfühler können einen gemeinsamen Erd- oder Masseanschluß haben, z.B. nach dem Seewasser.
Die Meßschaltung ist hochgradig genau, verläßlich und trotzdem billig. Sie liefert eine direkte elektrische Anzeige einer
dem Meßfühlerwiderstand R entsprechenden Ausgangsspannung
E0 von der Brücke (statt über eine elektromechanische Servoeinrichtung)
.
In Weiterbildung der Erfindung sind gemäß bevorzugten Ausführungsformen
folgende Merkmale vorgesehen: Die zweite Regelschaltung empfängt Eingangsgrößen von beiden Stromeingabepunkten
und der Bezugsspannungsquelle, und die beiden Regelschaltungen halten die Spannungsdifferenz zwischen den Regelpunkten
sowie die Spannungsdifferenz zwischen den Stromeingabepunkten auf dem halben Wert der Spannung der Bezugsspannungsquelle.
Die beiden Regelschaltungen sind so miteinander verschaltet, daß den beiden Stromeingabepunkten gleiche Ströme
angeliefert werden. Die Ausgangsschaltung empfängt Eingangsgrößen von einem Stromeingabepunkt, vom zweiten Regelpunkt und
von der BezugsSpannungsquelle, und sie erzeugt durch Vereinigung
dieser Eingangsgrößen eine Ausgangsgröße, die unabhängig ist von der Spannung am zweiten Regelpunkt und die durch eine
von der Spannungsquelle abgeleitete Spannung verschoben ist, so daß die Ausgangsgröße gegen Bezugsspannungsschwankungen am
unteren Ende der Temperaturskala der Messung sowie gegen Widerstands
Schwankung en in den Übertragungsleitern und der See-Elektrode (oder anderweitigen den Stromkreis zum Meßfühler
schließenden Rückleitung, beispielsweise einem dritten übertragung
sleiter) stabilisiert ist und vorzugsweise einen bestimmten Wert bei einer bestimmten niedrigen Temperatur T_ hat.
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Die Schaltungsanordnungen enthalten Operationsverstärker, und
die Bezugsspannung wird von der Quelle der Betriebsenergie für die Verstärker abgeleitet. Die erste Regelschaltung enthält
einen Operationsverstärker, der an seinem Direkteingang eine Eingangsspannung Er von der Spannungsguelie empfängt und ferner
über einen Puffer an den zweiten Regelpunkt angeschlossen ist, so daß er von dort eine dem Stromfluß durch R entsprechende
Eingangsspannung E„ empfängt, und der mit seinem Umkehreingang
an den ersten Regelpunkt angeschlossen ist, wobei der dritte Brückenzweig als Gegenkopplungszweig des Verstärkers geschaltet
ist und bei einer bestimmten niedrigen Temperatur TQ einen bestimmten
Widerstandswert gleich R aufweist, so daß die Ausgangsgröße des Verstärkers bei TQ einen Spannungswert E + 2E
hat, und wobei die Ausgangsschaltung vom Puffer eine erste Eingangsgröße E und von der Spannungsquelle eine zweite Eingangsgröße
2E sowie als dritte Eingangsgröße die Ausgangsgröße des Verstärkers empfängt und eine Schaltungsanordnung enthält,
welche die Summe der ersten und der zweiten Eingangsgröße von der dritten Eingangsgröße subtrahiert, so daß die Ausgangsspannung
des Systems bei T gleich Null ist. Die eine Seite des Meßfühlers und die eine Seite der Spannungsquelle sind gemeinsam
geerdet. Der Meßfühler enthält einen Thermistor und einen Linearisierungswiderstand in Reihenschaltung. Die übertragungsleiter
sind in Form eines Doppeldraht-Kabels ausgelegt. Es sind mehrere Brückenschaltungen mit je einem eigenen Meßfühler vorgesehen,
und die Spannungsquelle ist als gemeinsame Bezugsspannung squelle für die Brückenschaltungen geschaltet. Bei
einigen Ausführungsformen ist das Kabel teilweise aufgespult
in einer Bathythermograph-Sonde.
Die Erfindung wird nachstehend in einer bevorzugten Ausführungsform
anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Schaltschema eines erfindungsgemäßen Meßgerätes; und
Fig. 2 das Schaltschema eines erfindungsgemäßen Systems mit mehreren Meßbrücken. ? Q g ß 1 Q/ 1 Q ^ 7
Die Anordnung nach Fig. 1 enthält eine Bathythermograph-Meß-Sonde 10 mit einem Thermistor 12, der mit seinen beiden Klemmen
an die Kupferdrähte 14 bzw. 16 eines isolierten doppeladrigen Magnetdrahtkabels 18 angeschlossen ist, das die Sonde mit einer
Meßstation 20 (z.B. an Bord eines Schiffes) verbindet. Das Gesamtsystem kann von der in der USA-Patentschrift 3 221 556 beschriebenen
Art sein und enthält in diesem Fall eine geeignete Aufspulvorrichtung in der Sonde sowie an der Meßstation 20, damit
die Sonde von einem fahrenden Schiff abgelassen oder ausgefahren werden kann. Ein derartiges System unter Verwendung einer
See-Elektrode 22 und Seewasser-Rückleitung zum Schließen des Stromkreises des Thermistors stellt nur eines von vielen Meßsystemen
dar, auf welche die Erfindung mit Vorteil anwendbar ist.
Das Kabel 18 und der Thermistor 12 gehören zu einer Meßbrücke 23, die an Klemmen 25, 26 eine der vom Thermistor gemessenen
Temperatur entsprechende Ausgangsgleichspannung E liefert. Mit der Spannung EQ kann z.B. ein Anzeigeistrument
oder auch ein Computer gespeist werden. Ein in Reihe mit dem Thermistor 12 geschalteter Widerstand 24 ist so bemessen, daß
sein Widerstandswert R, in der Mitte des Bereiches des Thermistorwiderstandes (R.) über den zu messenden Temperaturbereich
liegt, damit eine Linearisierung erster Ordnung der Ausgangsspannungs/Temperatur-Charakteristik
gemäß bekannten Prinzipien für Thermistorausgangs-Linearisierungsschaltungen erzielt wird.
E ist somit eine Funktion des vereinigten Widerstandes R des
Thermistors 12 und des Widerstandes 24, und in diesem Sinne kann man den Widerstand 24 als Bestandteil des Meßfühlers
auffassen.
Ein Zweig 27 der Brücke 23 wird durch den Draht 14, den Thermistor 12 und den Widerstand 24 in Reihenschaltung gebildet.
Ein zweiter Zweig 28 wird durch den Draht 16 gebildet. Der dritte und der vierte Zweig 32 bzw. 33 werden durch Widerstände
37 bzw. 38 von gleichem Wert R gebildet. Ein Regelpunkt 30 ver-
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bindet die Zweige 27 und 32. Ein Regelpunkt 31 verbindet die Zweige 28 und 33. Die Zweige 32 und 33 enden jeweils an getrennten
Stromeingabepunkten 34 bzw. 35.
Wegen der Länge des Kabels 18 sind im Betrieb auftretende Widerstandsänderungen der Drähte 14 und 16 sowie Widerstandsänderungen
der See-Elektrode 22 so erheblich, daß sie die Brücke elektrisch beeinflussen. Indem jedoch sichergestellt ist,
daß diese Drähte gleiche Widerstandswerte R haben (wobei R
C C
den Widerstand der den Schenkeln 27 und 28 gemeinsamen Elektrode 22 enthält), wobei sie ferner in gegenüberliegenden Schenkeln
der Brücke liegen (wobei die See-Elektrode diesen Schenkeln gemeinsam ist) und indem sie in einem einzigen Kabel untergebracht
und folglich etwaigen Widerstands-ändernden physikalischen Einflüssen (z.B. Dehnung) in identischer Weise ausgesetzt
sind, wird erreicht, daß E im wesentlichen unabhängig von Änderungen von R_ im Betrieb ist.
Als aktives Bruckenabgleichelement dient ein Operationsverstärker
A-I, der dafür sorgt, daß in den Zweigen der Brücke gleiche Ströme fließen. Zu diesem Zweck ist eine aktive Regelschaltung
40 (die A-I enthält) mit ihren Eingängen an die Regelpunkte 30 und 31 sowie eine stabile, geerdete (nach Seewasser)
Bezugsspannungsquelle 41 (die eine Spannung gleich dem doppelten Wert einer Bezugsspannung E liefert) und mit
ihrem Ausgang an den Stromeingabepunkt 34 angeschlossen, so daß sie diesen mit einem geregelten Strom I beliefert, während
eine zweite aktive Regelschaltung 42 mit ihren Eingängen an die BezugsSpannungsquelle 41 sowie an die Stromeingabepunkte
34 und 35 angeschlossen und mit ihrem Ausgang so geschaltet ist, daß sie den Stromeingabepunkt 35 mit einem gleichen geregelten
Strom I beliefert. Die Regelschaltung 40 sorgt dafür, daß unabhängig von Widerstandsänderungen im Meßfühler 12 oder
in den Drähten 14 und 16 eine Spannungsdifferenz von Er zwischen
den Regelpunkten 30 und 31 aufrechterhalten wird. Ebenso hält die Regelschaltung 42 die Spannungsdifferenz zwischen den Strom-
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eingabepunkten 34 und 35 auf dem Wert E . Eine Ausgangsschaltung 43 empfängt eine Eingangsgröße von der Regelschaltung 40, die
sie in die Lage setzt, den Brückenstrom zu messen, um auf diese Weise an den Klemmen 25, 26 eine Ausgangsspannung E bereitzustellen,
welche den Brückenstrom und folglich die Temperatur, der die Sonde ausgesetzt ist, anzeigt. Zusätzliche Eingangsgrößen
für die Ausgangsschaltung 43 dienen der Skalierung (Maßstabeinstellung), der Unabhängigkeit vom übertragungsleiterwiderstand
und der Genauigkeit, wie nachstehend erläutert wird.
Die Regelschaltung 40 enthält Operationsverstärker A-I und
A-3 mit dazugehörigen Widerständen 44-7. Der Regelpunkt 31 (mit einer dem Strom durch R_ entsprechenden Spannung E) ist an den
Direkteingang von A-3 angeschlossen. A-3 wirkt als Puffer und (bei entsprechender Wahl der Widerstände 44 und 45) als Verstärker
mit Verstärkungsgrad 2. Die Ausgangsgröße von A-3 (2E_) gelangt zum einen Ende eines Spannungsteilers aus Widerständen
46 und 47, während dem anderen Ende dieses Spannungsteilers eine Spannung 2E von der Spannungsquelle 41 zugeleitet wird. Die
Spannung vom Mittelpunkt des Teilers (gleich E_ + E„) gelangt
zum Umkehreingang von A-I, während der geregelte Ausgangsstrom
I von A-I dem Stromeingabepunkt 34 zugeleitet wird, wodurch der Widerstand 37 des dritten Zweiges in den Rückkopplungszweig
von A-I geschaltet wird. Der Verstärker A-I regelt daher den
Strom (I) in den Zweigen 27 und 32 so, daß die Spannung am Punkt 30 gleich E + E ist. Die Spannung am Punkt 30 wird
somit auf einem vorbestimmten Wert E über der des Punktes 31 gehalten.
Die Regelschaltung 42 besteht aus einem Operationsverstärker A-2 mit dazugehörigen Verstärkungsregel-Widerständen
60, 62, 64 und 66. Die Spannung am Punkt 34 (bezeichnet mit E-,. = E +E + IR) wird an einen Spannungsteiler aus Widerständen
60 und 62 gelegt. Die Spannung vom Mittelpunkt dieses Teilers gelangt direkt auf den Direkteingang von A-2, während
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die Spannung 2E von der Spannungsquelie 41 über den Widerstand
64 auf den Umkehreingang gekoppelt wird. Die Werte der Widerstände 60, 62 und 64 sowie des Rückkopplungs-Widerstandes
66 sind so gewählt, daß der Ausgang des Verstärkers A-2 für den geregelten Strom I auf einer Spannung gleich E-.. - E = E +IR
J fr JL C
gehalten wird; und dieser Ausgang ist zur Vervollständigung des Brückenkreises an den Stromeingabepunkt 35 angeschlossen. Der
Verstärker A-2 bewirkt,· daß der Schaltungspunkt 35 um einen Spannungsbetrag E unter der Spannung des Schaltungspunktes
gehalten wird. Die Brücke wird daher auf Abgleich bei einem Zustand gesteuert, in welchem der Strom I in den Zweigen 27
und 32 gleich dem Strom in den Zweigen 28 und 33 ist und eine solche Größe hat, daß der Gesamtspannungsabfall (E ) am Meß-
fühlerwiderstand R gleich der Bezugsspannung E gemacht wird.
S j-
Die Ausgangsschaltung 43 besteht aus einem Addier/Subtrahier-Operationsverstärker
A-4 mit dazugehörigen Widerständen 74-6 und 78-80. Die Ausgangsgröße von A-I (E + E„ + IR) gelangt zum
C JL
Widerstand 74, der zusammen mit dem Widerstand 76 einen Spannungsteiler
bildet. Der Mittelpunkt dieses Spannungsteilers ist an den Direkteingang von A-4 angeschlossen. Die Ausgangsgröße
von A-3 (2E) gelangt zu einem Widerstand 78, der zusammen mit einem Rückkopplungs-Widerstand 70 ein Teilernetzwerk
bildet. Der Mittelpunkt 77 dieses Teilers ist über einen Widerstand 80 an die Spannungsquelle 41 sowie direkt an den Umkehreingang
von A-4 angeschlossen. Die Werte der Widerstände 74-6 und 78-80 sind so gewählt, daß die drei der Ausgangsschaltung
43 über die Widerstände 74, 78 bzw. 80 zugeleiteten Spannungen an den Eingängen von A-4 im Verhältnis 1 : 0,5 ,: 1 bemessen
oder skaliert sind. A-4 addiert E + 2E und subtrahiert die
Summe von der Ausgangsgröße von A-I, so daß E = IR - Er am
Ausgang von A-4 verbleibt. Somit beträgt unabhängig von E die Eingangsgröße nach A-4 von A-3 gleich E , und die Eingangsgröße
nach A-4 von der Spannungsquelle 41 löscht nicht nur den Ausdruck E aus der Ausgangsgröße von A-I, sondern
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führt außerdem einen Skalen- oder Maßstabverschiebungsausdruck gleich -Er ein»
Indem man den gmeinsamen Wert R der Widerstände 37 und gleich R_ bei einer bestimmten Niedrigst-Temperatur Tn auf der
gewünschten Meßskala wählt, erreicht man, daß die Spannung IR am Ausgang von A-I gleich E_ (und folglich E_) bei T_ wird.
Somit ist die Ausgangsgröße von A-4 (E ) bei T_ gleich Null, was ein wünschenswertes Ableseschema ergibt.
Die Verschiebungsspannung besorgt nicht nur die gewünschte Anzeigeskalierung, sondern stellt auch sicher, daß die
A-4 angelieferten Rest- oder Nettospannungen innerhalb des Kapazitäts- oder Verarbeitungsbereiches von ohne weiteres verfügbaren
Operationsverstärkern liegen.
Durch die Verwendung ein und derselben Bezugsspannnungsquelle
41 für sowohl die Standardisierung der Brückenströme als auch die Bereitstellung der Ausgangsverschiebungsgrößen
wird E im wesentlichen dagegen stabilisiert, was andernfalls sich als die Genauigkeit herabsetzende Änderungen von E im
Niedrigtemperaturteil der Meßskala auswirken würde.
A-3 dient als Puffer zwischen dem Schaltungspunkt 31 und der Ausgangsschaltung.
Der Umstand, daß die Bezugsspannungsquelle 41 mit einer Klemme geerdet werden kann, ermöglicht es, daß die Bezugsspannung von der selben Energiequelle P (Fig. 1) abgeleitet
werden kann, die auch die Operationsverstärker mit Betriebsenergie versorgt. Ferner kann eine einzige Spannungsquelle
für mehrere Brückenschaltungen mit je einem eigenen Thermistor (z.B. für die laufende Temperaturmessung in verschiedenen
Meerestiefen) verwendet werden, wie in Fig. 2 gezeigt. Dort speist eine Spannungsquelle 41' Brückenschaltungen 23a, 23b,
23c und 23d, deren jede lange, starke Übertragungsdrahtpaare I4a-d und 16a-d sowie einen Thermistor I2a-d aufweist. Die
einzelnen Rechtecke oder Blöcke 2Oa-d stellen jeweils die an
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- ίο -
Bord des Schiffes befindliche Schaltungsanordnung 2O nach
Fig. 1 dar, und die entsprechenden Ausgangsspannungen werden
an den Klemmen 25a-d, 26a-d bereitgestellt. An Stelle einer Seewasser-Rückleitung ist ein Rückleitungsdraht 9O vorgesehen,
der mit einzelnen Zweigen 90a-d an die entsprechenden Thermistoren angeschlossen ist. Die verschiedenen Drähte sind
in einem einzigen Kabel 92 zusammengefaßt. Die Verwendung einer gemeinsamen Bezugsspannungsguelle ist nicht nur wirtschaftlich,
sondern stellt auch sicher, daß etwaige Änderungen von E sich auf sämtliche Brücken gleich auswirken.
Widerstandswerte (in Ohm) für eine typische Ausführungsform
nach Fig. 1 sind:
von 18308 bei -2,2°C (28°F) bis 3193 bei 35,6°C
Rt | 47 | von 18 (96°F) |
Rl | 45 | 5607 |
R | 66 | 23915 |
Rc | 64, 79 | 10 K |
R 46, | 16,9 K | |
R 44, | 80 | 8250 |
R 60, | 10 K | |
R 62, | 20 K | |
R 78 | 10992 | |
R 74, | 5496 | |
R 76 | 7094 | |
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Claims (17)
- PatentansprücheI J) Meßgerät mit einem Meßfühler, dessen elektrischer Widerstand R sich in Abhängigkeit von der Meßgröße ändert, und mit einer Brückenschaltung, in deren an einen ersten Regelpunkt angeschlossenem ersten Zweig der Meßfühler und ein langer übertragungsleiter vorgesehen sind, in deren an einen zweiten Regelpunkt angeschlossenem zweiten Zweig ein zweiter langer übertragungsleiter vorgesehen ist und die mit ihrem dritten Zweig an den ersten und mit ihrem vierten Zweig an den zweiten Regelpunkt angeschlossen ist, wobei die gleichen Widerstand R aufweisenden, an den Meßfühler angeschlossenen Übertragungsleiter so ausgebildet sind, daß sie durch im Betrieb des Gerätes auftretende Widerstandsänderungen in gleicher Weise beeinflußt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Brückenzweig zwischen den ersten Regelpunkt und einen ersten Stromeingabepunkt geschaltet ist; daß der vierte Brückenzweig zwischen den zweiten Regelpunkt und einen zweiten Stromeingabepunkt geschaltet ist; daß eine erste aktive Regelschaltung Eingangsgrößen von den beiden Regelpunkten und von einer Bezugsspannungsquelle (41) empfängt und den ersten Stromeingabepunkt mit einem Strom beliefert, der so geregelt ist, daß zwischen den beiden Regelpunkten (30, 31) eine vorbestimmte, auf die Bezugsspannung bezogene Spannungsdif ferenz besteht; daß eine an die Brückenschaltung (23) angeschlossene zweite aktive Regelschaltung den zweiten Stromeingabepunkt mit einem Strom beliefert, der so geregelt ist, daß zwischen den beiden Stromeingabepunkten (34, 35) eine auf die vorbestimmte Spannungsdifferenz bezogene Spannungsdifferenz besteht; und daß eine an die Brückenschaltung angeschlossene Ausgangsschaltung (43) eine auf einen der geregelten Ströme bezogene Ausgangsgröße liefert.709810/1047
- 2.) Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Regelschaltung Eingangsgrößen von den beiden Stromeingabepunkten und von der Bezugsspannungsquelle empfängt und eine Anordnung enthält, die den dem zweiten Stromeingabepunkt angelieferten Strom auf einem Wert gleich dem dem ersten Stromeingabepunkt angelieferten Strom und die Stromeingabepunkte auf einer Spannungsdifferenz gleich der vorbestimmten Spannungsdifferenz hält.
- 3.) Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Spannungsdifferenz gleich der halben Spannung der Bezugsspannungsquelle ist.
- 4.) Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Regelschaltungen (40, 42) so miteinander verschaltet sind, daß den beiden Stromeingabepunkten gleiche Ströme angeliefert werden.
- 5.) Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung von einem der Stromeingabepunkte als erste Eingangsgröße einen der geregelten Ströme, als zweite Eingangsgröße eine auf die Spannung am zweiten Regelpunkt bezogene Spannung und von der Bezugsspannungsquelle als dritte Eingangsgröße eine auf deren Spannung bezogene Spannung empfängt; und daß die Ausgangsschaltung eine Anordnung enthält, die durch Vereinigen der ersten, zweiten und dritten Eingangsgröße eine Ausgangsgröße erzeugt, die unabhängig von der Spannung am zweiten Regelpunkt ist und eine von der Bezugsspannungsquelle abgeleitete bestimmte Skalenverschiebung enthält, derart, daß die Ausgangsgröße des Systems gegen Bezugsspannungsschwankungen am unteren Ende der Temperaturskala der Messung und gegen Widerstandsänderungen der Übertragungsleiter stabilisiert ist.709810/10^7
- 6.) Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Meßfühler (12) ein in einer ozeanographischen Sonde (10) angeordnetes Fühlelement enthält, das mit einer ebenfalls in der Sonde angeordneten See-Elektrode (22) zum Erden des Fühlelementes nach Seewasser verbunden ist, wobei die Bezugsspannungsquelle ebenfalls einen Seewasser-Erdanschluß aufweist, so daß die zweite Eingangsgröße der Ausgangsschaltung die Ausgangsgröße des Systems unabhängig von Widerstandsänderungen der See-Elektrode macht.
- 7.) Meßgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangsschaltung Elemente enthält, die so gewählt sind, daß durch die Skalenverschiebung die Ausgangsgröße bei einer bestimmten unteren Temperatur Tn einen bestimmten Wert annimmt.
- 8.) Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltungen Operationsverstärker enthalten und daß die Bezugsspannung von der selben Energiequelle hergeleitet wird, die auch die Betriebsenergie für die Operationsverstärker liefert.
- 9.) Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Regelschaltung einen Operationsverstärker enthält, der an seinem Direkteingang eine Spannung E von der BezugsSpannungsquelle sowie über einen Puffer vom zweiten Regelpunkt eine dem Stromfluß durch R entsprechende Eingangsspannung E empfängt und der mit seinem Umkehreingang an den ersten Regelpunkt angeschlossen ist.
- 10.) Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der dritte Zweig der Brücke als Gegenkopplungszweig des Operationsverstärkers geschaltet ist und einen Widerstandswert hat, der bei einer bestimmten unteren Temperatur T gleich R ist, so daß die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers bei TQ gleich Ec + 2Er ist; und daß die709810/1047Ausgangsschaltung eine erste Eingangsgröße E vom Puffer undeine zweite Eingangsgröße 2E von der Bezugsspannungsquelle sowie als dritte Eingangsgröße die Ausgangsgröße des Operationsverstärkers empfängt und eine Anordnung enthält, welche die Summe der ersten und der zweiten Eingangsgröße von der dritten Eingangsgröße subtrahiert, so daß bei TQ die Ausgangsgröße des Systems Null ist.
- 11.) Meßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangsschaltung einen als Addierer/ Subtrahierer geschalteten Operationsverstärker enthält.
- 12.) Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite des Meßfühlers und die eine Seite der Bezugsspannungsquelle gemeinsam geerdet sind.
- 13.) Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler einen Thermistor und einen Linearisierungswiderstand in Reihenschaltung enthält.
- 14.) Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleiter in einem Doppeldraht-Kabel angeordnet sind.
- 15.) Meßgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Kabel teilweise in einer Bathythermograph-Sonde aufgespult ist.
- 16.) Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Brückenschaltungen mit je einem eigenen Meßfühler vorgesehen sind und daß die Bezugsspannungsquelle als gemeinsame Quelle für diese Brückenschaltungen geschaltet ist.
- 17.) Meßgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Meßfühler über einen Rückleitungsdraht mit der Bezugsspannungsquelle verbunden ist.709810/1047
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US05/608,030 US4025847A (en) | 1975-08-27 | 1975-08-27 | Measurement system including bridge circuit |
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Owner name: SIPPICAN OCEAN SYSTEMS, INC., MARION, MASS., US |
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