RU2003120C1 - Устройство дл измерени температурного коэффициента сопротивлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике измерени  температурного коэффициента сопротивлени .

Известно устройство дл  модул ционных измерений температурного коэффициента сопротивлени  (ТКС). Устройство содержит источник посто нного тока и источник модулированной мощности, термопару дл  измерени  амплитуды температурных колебаний, регистрирующие усилители и самописец.

При нагревании в образце создаютс  температурные колебани  и по нему также пропускаетс  посто нный ток. Температурные колебани  регистрируютс  термопарой , выходное напр жение которой усиливаетс  усилителем и подаетс  на самописец , Другой усилитель измер ет амплитуду колебаний напр жени , св занного с пульсаци ми сопротивлени  образца. Его выходное напр жение также подаетс  на самописец.

Недостатками этого устройства  вл етс  наличие двух каналов регистрации пере- менных напр жений. Один канал используетс  дл  регистрации температурных колебаний, другой - дл  напр жени , св занного с колебани ми сопротивлени  образца. При этом ошибки измерени , св занные с нестабильностью работы усилителей удваиваютс .

Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  устройство, описанное в работе.

Устройство состоит из источника модулированной мощности - лазера, источника посто нного тока, избирательного усилител  и эталонного резистора.

Образец нагревают лазерным излучением , промодулироаанным с низкой частотой (30-150 Гц). Одновременно по образцу пропускают посто нный ток. Температура образца и его сопротивление при этом испытывают периодические колебани  около среднего знамени , В данном устройстве используетс  одноканальный способ регистрации . С помощью одного избирательного усилител  измер ют переменное напр жение на образце, св занное с пульсаци ми температуры, при разных пол рност х посто нного тока

Vi-(a+hF-|f) в V2 (oM-F-|jl)0,

где а - коэффициент Зеебека, - величина посто нного тока, F - геометрический фактор , BR/fff - температурна  производна  сопротивлени  образца, в- амплитуда температурных колебаний. ТКС рассчитываетс  по результатам измерени  Л и V2.

Недостатком данного устройства  вл етс  больша  погрешность определени  ТКС, котора  не может быть меньше суммарной погрешности измерени  Vi и V2, что в лучшем случае составл ет 1 %.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  температурного коэффициента сопротивлени , содержащем источник модулированной мощности, вы воды которого соединены с клеммами дл  подключени  образца, источник посто нного тока, первый вывод которого соединен с первой клеммой дл  подключени  образца,

эталонный резистор, первый токовый вывод которого соединен со второй клеммой дл  подключени  образца, а потенциальные выводы - со входами цифрового вольтметра, избирательный усилитель, входы которого

через потенциальные проводники соединены с клеммами дл  подключени  образца, в качестве потенциальных проводников использованы термоэлектродные проводники и введены синхронный детектор и полевой

транзистор, сток которого соединен со вторым выводом источника посто нного тока, исток-со вторым токовым выводом эталонного резистора, а затвор с выходом синхронного детектора, вход которого соединен

с выходом избирательного усилител , а также тем, что термоэлектродные проводники, прикрепленные к центральной части образца , расположены друг от друга на рассто нии 1/3-1/4 длины образца.

Отличительными от прототипа признаками -  вл ютс ; в качестве потенциальных проводников использованы термоэлектродные проводники;

-введение синхронного детектора и гго- левого транзистора;

-сток полевого транзистора соединен со вторым выводом источника посто нного тока;

-исток - со вторым токовым выводом эталонного резистора;

-затвор полевого транзистора с выходом синхронного детектора;

-вход синхронного детектора соединен с выходом избирательного усилител ;

- термоэлектродные проводники расположены друг от друга на рассто нии 1/3- 1/4 длины образца.

Образец нагревают током низкой частоты (50-100 Гц), промодулированным по амплитуде с инфранизкой частотой {0,5-1 Гц). Температура образца и его сопротивление при этом испытывают периодические коле- бзнил около среднего значени . К центральной части образца составл ющей 1/3-1/4 его длины, и где температура однородна по длине образца, прикрепл ют два термоэлектродных проводника (платиновый и платинородиевый). При измерени х по образцу пропускают посто нный ток 0. Тогда между термоэлектродными проводниками возникает перемен нов напр жение (с частотой 0,5-1 Гц)

U (дН/дТ)в.

где а- чувствительность термопары, образованной термозлектродными проводниками; 10 - величина посто нного тока, BR/дТ - температурна  производна  сопротивлени  образца, 0- амплитуда температурных колебаний, Это переменное напр жение измер етс  избирательным усилителем, выходное напр жение которого подаетс  нэ синхронный детектор. Выходное напр жение синхронного детектора управл ет проводимостью полевого транзистора истоком и стоком включенного в цепь источника посто нного тока. При этом устанавливаетс  величина посто нного тока lo така , что переменное напр жение между термоэлектродными проводниками близко к нулю, а температурна  производна  сопротивлени  образца рассчитываетс  из соотношени 

3R/oT a/l0.

Таким образом, подключение к образцу термоэлектродных проводников на рассто нии 1/3-1/4 длины образца друг от друга позвол ет осуществить компенсационную схему измерений, что и дает основное уменьшение погрешности определени  температурной производной сопротивлени  образца (примерно в 2 раза). Применение синхронного детектора и полевого транзистора позвол ет автоматизировать процесс измерений, Это дополнительно уменьшает погрешность определени  температурной производной сопротивлени , так как исключаетс  субъективный фактор, вносимый оператором при длительных измерени х .

На чертеже приведена принципиальна  схема устройства дл  измерени  электропроводности металлов и сплавов.

В предлагаемом устройстве образец через клеммы 1, 2 соединен с источником модулированной мощности 3 и с источником посто нного тока 4. К образцу одним концом подсоединены термоэлектродные проводники 5, 6, а другим концом они

соединены с избирательным усилителем 7, выход которого соединен со входом синхронного детектора 8. Выход синхронного детектора 8 соединен с затвором полевого

5 транзистора 9, исток полевого транзистора S соединен с эталонным резистором 9, сток полевого транзистора 9 с источником посто нного тока 4. Потенциальные выводы эталонного резистора 10 соединены со входом

1 0 цифрового вольтметра 11, а выход цифрового вольтметра 11 соединен с микроЗВМ 12.

Устройство работает следующим образом;

15 через исследуемый образец в виде проволоки или тонкого стержн  от источника модулированной мощности 3 пропускают переменный ток модулированный по амплитуде с частотой 0,5-1 Тц. При этом происхо0 дит нагрев образца и в нем возникают колебани  температуры и сопротивлени  с указанной частотой. Одновременно с пропусканием переменного тока через образец от источника посто нного тока 4 пропуска5 ют посто нный ток. Пол рность посто нного тока выбирают такой, чтобы между термозлектродными проводниками колебани  напр жени , св зайные с термоЭДС, и колебани  напр жени , св занные с коле0 бани ми сопротивлени  образца, были в прошвофазе, После нагрева образца на термоэлектродных проводниках 5, 6 измер ютс  переменное напр жение избирательным усилителем. Его выходное напр жение по5 даетс  на синхрон ныйдетектбр 8, выходное напр жение которого в свою очередь подаетс  на затвор полевого транзистора 9..Так как сток и исток транзистора 9 включены в цепь источника посто нного тока 4, то вы0 ходное напр жение синхронного детектора 8 управл   проводимостью полевого транзистора 9 определ ет величину посто нного тока, протекающего через образец. Его величина всегда автоматически поддерживэ5 етс  такой, чтобы переменное напр жение между термоэлектродными проводниками было близко к нулю. Эталонное сопротивление 10 также включено в цепь источника посто нного тока 4. Поэтому посто нный

0 ток, протекающий через образец, создает падение напр жение на сопротивлении 10. Цифровой вольтметр 11, подключенный к потенциальным выводам сопротивлени  10, измер ет это падение напр жени , и это

Б значение заноситс  в пам ть микроЭ В М 12. В каждой температурной точке темпераг р- ный коэффициент сопротивлени  образца рассчитываетс  по данным, записанным а пам ть ЭВМ по формуле

а 1 r)R о.металлов и сплавов в 2-3 раза и в автомат Т FT Rolo зации процесса измерений, где RO - сопротивление образца при 0°С,

а - чувствительность термопары, образе-(56) Крафтмахер Я.А. Теплоемкость металванной термоэлектродными проводниками5 лов при высоких Т: образование вакансий и

6. 5,10 - величина посто нного тока.фазовые переходы I рода. - Работы по фиТаким образом, преимущества предла-зике твердого тела. Вып. 1 - Новосибирск:

гаемого устройства заключаютс  в умень-Наука, 1967, с. 37-90.

шении погрешности измерений ТКСAppl. Phys. Lett. 33(1), 1978, р. 9-10.

10

Claims (1)

1. Формула изобретени отличающеес  тем, что. с целью повыше1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ни  точности измерени , в качестве потен- ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА1 ниальных проводников использованы СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее источник 15 термоэлектродные проводники и введены модулированной мощности, выводы кото- синхронный детектор и полевой транзи- рого соединены с клеммами дл  подкпюче- СТ°Р сток КОТ°Р°ГО соединен с вторым вы- ни  образца, источник посто нного тока, водом источника посто нного тока, исток - первый вывод которого соединен с первой ;ол с ВТ°РЫМ ТОКОБЫМ ВЬ1ВОДОМ «алойного ре- клеммой дл  подключени  образца, эта- 20 зистора, а затвор - с выходом синхронного лонный резистор, первый токовый вывод Детектора, вход которого соединен с выхо- которого соединен с второй клеммой дл  Дом избирательного усилител , подключени  образца, а потенциальные2 ТР°ИСТВ° по п.1. отличающеес 

   выводы - с входами цифрового вольтметра, ,- тем что термоэлектродные проводники избирательный усилитель, входы которого 5 пРикРеплены к Центральной части образца через потенциальные проводники соедине- и расположены друг от друга на рассто - ны с клеммами дл  подключени  образца, /3 -1 /4 длины образца.