RU181384U1 - Устройство для лабораторных исследований удельного электрического сопротивления металлов в широком диапазоне температур - Google Patents
Устройство для лабораторных исследований удельного электрического сопротивления металлов в широком диапазоне температур Download PDFInfo
- Publication number
- RU181384U1 RU181384U1 RU2017139301U RU2017139301U RU181384U1 RU 181384 U1 RU181384 U1 RU 181384U1 RU 2017139301 U RU2017139301 U RU 2017139301U RU 2017139301 U RU2017139301 U RU 2017139301U RU 181384 U1 RU181384 U1 RU 181384U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- sample
- thermocouple
- analog
- switch
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство дополнительно содержит коммутатор, эталонный резистор, датчик ДТХС и термопару, причем источник тока соединен с коммутатором, выход с которого соединен с входом эталонного резистора, один выход с которого соединен с образцом в камере, а второй выход соединен с аналоговым мультиплексором, который в свою очередь соединен с термопарой, выход с которой соединен с образцом, датчик ДТХС соединен с управляющим микроконтроллером, выход с которого соединен с аналогово-цифровым преобразователем, причем камера выполнена с возможностью охлаждения. Технической результат обеспечение возможности увеличения точности измерения. 3 илл.
Description
Полезная модель относится к области измерительной техники для исследования характеристик металлов и может быть использована в лабораториях НИИ, заводов и учебных заведений для выявления механизмов электропроводности металлов, выявления их границ, построения температурных зависимостей сопротивления в широком диапазоне температур (от 270 К до 1500 К).
Известно устройство для бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления металлического сплава методом магнитного поля содержащее источник вращающегося магнитного поля с магнитной системой в виде трех катушек трехфазного статора, датчики тока, подключенные к катушкам, и компьютер, дополнительный датчик тока, мультиметр и устройство сигнализации, содержащее три вычитающих устройства, сумматор, пороговый элемент, оптический индикатор, входы мультиметра соединены с дополнительным датчиком тока, выход мультиметра соединен с одним из входов компьютера, входы каждого вычитающего устройства подключены к выходам двух датчиков тока, подключенных к катушкам, выходы вычитающих устройств соединены со входами сумматора, выход которого через пороговый элемент соединен с
оптическим индикатором, выход порогового элемента является выходом устройства сигнализации и соединен с другим входом компьютера. Техническим результатом является обеспечение сокращения времени измерений, упрощение эксперимента при сохранении требуемой точности (патент на изобретение РФ №2531056, опубл. 20.10.2014).
Известен аппаратно-программный комплекс для автоматизированной регистрации электрофизических характеристик полупроводников (патент на полезную модель РФ №127194, опубл. 20.04.2013) - прототип, который предназначен для исследования характеристик элементов электронной техники и может быть использован для выявления механизмов электропроводности полупроводниковых материалов, выявления их границ, построения температурных зависимостей сопротивления, а также расчета на основе этих зависимостей таких характеристик, как ширина запрещенной зоны, коэффициент Холла, удельное сопротивление и прочих. Он включает аналого-цифровой преобразователь, контроллер USB, управляющий микроконтроллер и программное обеспечение, отличающийся тем, что дополнительно содержит термоконтроллер, связанный с компьютером через дополнительно установленный преобразователь интерфейса USB, и изменяющий температуру образца в криогенной камере в соответствии с заданными в начале эксперимента параметрами, источник стабильного тока для пропускания тока через образец, гальваническую развязку, разделяющую управляющий микроконтроллер и аналого-цифровой преобразователь,
снабженный аналоговым мультиплексором и дифференциальными входами с коэффициентом подавления синфазной составляющей не менее 100 дБ и сопротивлением более 100 МОм, прецизионный источник опорного напряжения (ИОН); а также программное обеспечение, позволяющее управлять проведением эксперимента посредством изменения температурного режима образца в заданном интервале и с заданной дискретностью, а также регистрировать результаты измерений в автоматическом режиме.
Недостатком аналога является отсутствие аппаратных средств, исключающих влияние эффекта Зеебека - явления возникновения термо-ЭДС в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, подключенных последовательно.
Для исключения этого эффекта необходимо измерять электросопротивление образца при пропускании тока в двух направлениях -прямом и обратном.
Технической задачей полезной модели является увеличение точности измерения, уменьшение временных затрат оператора на считывание данных с устройств, автоматическое определение температуры холодных спаев термопары.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении возможность измерения малых напряжений в условиях помех и обеспечение
возможности производить измерения при разных сочетаниях входных линий. Дополнительным техническим результатом является возможность переключения направление тока при помощи коммутирующего устройства для устранения эффекта Зеебека, возникающего при контакте проводника с измеряемым образцом в присутствии градиента температур.
Техническая задача достигается тем, что устройство для лабораторных исследований удельного электрического сопротивления металлов в широком диапазоне температур содержит камеру для помещения в нее измеряемого образца, снабженную управляющим микроконтроллером, с возможностью подключения персонального компьютера, источником тока, прецизионным источником опорного напряжения, соединенным с аналого-цифровым преобразователем, который в свою очередь снабжен аналоговым мультиплексором, причем устройство дополнительно содержит коммутатор, эталонный резистор, датчик ДТХС, потенциальные контакты и термопару, причем источник тока соединен с коммутатором, выход с которого соединен с входом эталонного резистора, один выход с которого соединен с образцом в камере, а второй выход соединен с аналоговым мультиплексором, который в свою очередь соединен с термопарой, выход с которой соединен с образцом, датчик ДТХС соединен с управляющим микроконтроллером, выход с которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход, причем камера выполнена с возможностью охлаждения.
Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- устройство дополнительно содержит коммутатор, эталонный резистор, датчик ДТХС, потенциальные контакты и термопару;
- источник тока соединен с коммутатором;
- выход с коммутатора соединен с входом эталонного резистора;
- один выход с эталонного резистора соединен с образцом в камере, а второй выход соединен с аналоговым мультиплексором;
- аналоговый мультиплексор соединен с термопарой;
- выход с термопары соединен с образцом;
- датчик ДТХС соединен с управляющим микроконтроллером, выход с которого соединен с аналого-цифровым преобразователем;
- камера выполнена с возможностью охлаждения.
Таким образом, можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На Фиг. 1 показан общий вид устройства, на Фиг. 2 показана блок-схема устройства, на Фиг. 3 показаны результаты измерения
электрического сопротивления железа АРМКО с использованием устройства, точками обозначены измеренные значения, а ломаной линией - справочные данные.
Устройство содержит камеру 1 с водяным охлаждением, в которую на J-образно закругленный проводник подвешен измеряемый образец свободной формы, эталонный резистор 2 для шунтирования и последующего измерения проходящего через образец тока, вольфрам-рениевую термопару 3, типа ВР5/20 для измерения температуры внутри камеры; источника тока 4, отличающегося возможностью установления ограничения по силе тока и напряжению, управляющего микроконтроллера 5 с интерфейсом USB для передачи данных на персональный компьютер 6, коммутатор 7 на полупроводниковых ключах для изменения направления электрического тока, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8 со встроенным аналоговым мультиплексором 9 с дифференциальными входами с коэффициентом подавления синфазной составляющей не менее 80 дБ и с сопротивлением более 100 МОм для измерения напряжения на шунтирующем резисторе, образце и термопаре, подключенного к микроконтроллеру для передачи данных, прецизионного источника опорного напряжения (ИОН) 10 для АЦП, температурного датчика (ДТХС) 11, установленного в непосредственной близости от места подключения термопары к устройству для измерения температуры холодных спаев и дальнейшей передачи на микроконтроллер.
Устройство работает следующим образом:
Исследуемый образец (12) помещается в камеру (1), к нему подключаются эталонный резистор (2) и термопара (3), а также делаются отводы для измерения падения напряжения на нем. На эталонный резистор (2) через управляемый микроконтроллером (5) коммутатор (7) подается ток с источника тока (4). Микроконтроллер (5), управляя аналоговым мультиплексором (9), с помощью АЦП (8), производит измерение тока в цепи путем измерения падения напряжения на эталонном резисторе (2), измерение падения напряжения на образце (12), а также напряжение термопары (3). Затем происходит переключение направления протекания тока в цепи с образцом (12) и все измерения производятся повторно. Раз в несколько секунд происходит измерение температуры холодных спаев датчиком температуры холодных спаев (11). После измерения всех необходимых величин производятся математические расчеты сопротивления образца и его температуры и эти данные передаются на персональный компьютер (6). Затем производится повышение температуры образца. Процесс измерения повторяется, пока не будут получены значения сопротивления образца в требуемом диапазоне температур. Для предотвращения преждевременного выхода из строя камеры предусмотрено ее охлаждение.
Измерение электрического сопротивления образца в широком диапазоне температур может производиться на образце неизвестной
формы, однако для преобразования электрического сопротивления в удельное электрическое сопротивление необходимо произвести измерение образца неизвестной формы при комнатной температуре и привязать его к электрическому сопротивлению образца строгой формы и размеров. При этом измерение электрического сопротивления образца строгой формы производится с использованием того же устройства.
Claims (1)
- Устройство для лабораторных исследований удельного электрического сопротивления металлов в широком диапазоне температур, содержащее камеру для помещения в нее измеряемого образца, снабженную управляющим микроконтроллером, с возможностью подключения персонального компьютера, источником тока, прецизионным источником опорного напряжения, соединенным с аналого-цифровым преобразователем, который в свою очередь снабжен аналоговым мультиплексором, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит коммутатор, эталонный резистор, датчик ДТХС и термопару, причем источник тока соединен с коммутатором, выход с которого соединен с входом эталонного резистора, один выход с которого соединен с образцом в камере, а второй выход соединен с аналоговым мультиплексором, который в свою очередь соединен с термопарой, выход с которой соединен с образцом, датчик ДТХС соединен с управляющим микроконтроллером, выход с которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, причем камера выполнена с возможностью охлаждения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139301U RU181384U1 (ru) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Устройство для лабораторных исследований удельного электрического сопротивления металлов в широком диапазоне температур |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139301U RU181384U1 (ru) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Устройство для лабораторных исследований удельного электрического сопротивления металлов в широком диапазоне температур |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU181384U1 true RU181384U1 (ru) | 2018-07-11 |
Family
ID=62915338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017139301U RU181384U1 (ru) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Устройство для лабораторных исследований удельного электрического сопротивления металлов в широком диапазоне температур |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU181384U1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1656434A1 (ru) * | 1989-03-06 | 1991-06-15 | Э.А. Бауэр и В.И. Булах | Устройство дл измерени электрического сопротивлени металлов и сплавов |
| RU10883U1 (ru) * | 1998-10-26 | 1999-08-16 | Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН | Устройство для измерения электрической проводимости жидкости |
| RU2437085C1 (ru) * | 2010-03-09 | 2011-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Прибор для определения электросопротивления металлов и сплавов |
| RU127194U1 (ru) * | 2012-09-10 | 2013-04-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Аппаратно-программный комплекс для автоматизированной регистрации электрофизических характеристик полупроводников |
| RU2531056C1 (ru) * | 2013-06-25 | 2014-10-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ и устройство для бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления металлического сплава методом вращающегося магнитного поля |
| RU2567188C2 (ru) * | 2013-05-07 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" | Прибор для определения электрического сопротивления щелочных металлов и их сплавов |
-
2017
- 2017-11-13 RU RU2017139301U patent/RU181384U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1656434A1 (ru) * | 1989-03-06 | 1991-06-15 | Э.А. Бауэр и В.И. Булах | Устройство дл измерени электрического сопротивлени металлов и сплавов |
| RU10883U1 (ru) * | 1998-10-26 | 1999-08-16 | Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН | Устройство для измерения электрической проводимости жидкости |
| RU2437085C1 (ru) * | 2010-03-09 | 2011-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова | Прибор для определения электросопротивления металлов и сплавов |
| RU127194U1 (ru) * | 2012-09-10 | 2013-04-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Аппаратно-программный комплекс для автоматизированной регистрации электрофизических характеристик полупроводников |
| RU2567188C2 (ru) * | 2013-05-07 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" | Прибор для определения электрического сопротивления щелочных металлов и их сплавов |
| RU2531056C1 (ru) * | 2013-06-25 | 2014-10-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ и устройство для бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления металлического сплава методом вращающегося магнитного поля |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2015067675A1 (en) | Hall sensor readout system with offset determination using the hall element itself | |
| US9709639B2 (en) | Hall effect sensor | |
| US20200018737A1 (en) | Method for detecting compromised zone in cleanroom | |
| JP2011185697A (ja) | 熱電材料評価装置及び熱電特性評価方法 | |
| Sander et al. | Fully symmetric vertical hall devices in CMOS technology | |
| JP6910471B2 (ja) | 熱電対装置および温度測定方法 | |
| Recktenwald | Conversion of thermocouple voltage to temperature | |
| RU181384U1 (ru) | Устройство для лабораторных исследований удельного электрического сопротивления металлов в широком диапазоне температур | |
| Avery et al. | Peltier cooling and Onsager reciprocity in ferromagnetic thin films | |
| Grundkötter et al. | Transient thermo-voltages on high-power shunt resistors | |
| Sander et al. | Novel compact two-dimensional CMOS vertical Hall sensor | |
| Kidd | Watch out for those thermoelectric voltages | |
| Cornils et al. | Sheet resistance determination using symmetric structures with contacts of finite size | |
| RU2609277C1 (ru) | Способ контроля сопротивления изоляции разветвленных сетей постоянного тока | |
| Abouellail et al. | Research of thermocouple electrical characteristics | |
| EP2746790A3 (en) | The method and circuit for measuring own and mutual thermal resistances of a magnetic device | |
| CN110849796B (zh) | 腐蚀监测系统 | |
| RU128338U1 (ru) | Измеритель тока | |
| Lipovský et al. | Noise characteristics of microwire magnetometer | |
| RU2453853C2 (ru) | Способ измерения силы тока в проводнике и устройство для его осуществления | |
| RU2549255C1 (ru) | Цифровой измеритель температуры | |
| RU2699917C1 (ru) | Способ автоматизированного измерения сопротивления при применении четырёхконтактных устройств | |
| RU2789611C1 (ru) | Способ определения достоверности результатов измерения термоэлектрического преобразователя | |
| RU2234065C1 (ru) | Способ дистанционного измерения активного сопротивления терморезистора и устройство для его осуществления | |
| Lozbin et al. | New method of determining electric and thermal characteristics of Peltier device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181114 |