RU2025675C1 - Device for measuring temperature and temperature difference - Google Patents
Device for measuring temperature and temperature difference Download PDFInfo
- Publication number
- RU2025675C1 RU2025675C1 SU5057900A RU2025675C1 RU 2025675 C1 RU2025675 C1 RU 2025675C1 SU 5057900 A SU5057900 A SU 5057900A RU 2025675 C1 RU2025675 C1 RU 2025675C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- code
- converter
- voltage
- output
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к температурным измерениям, в частности к автоматическому измерению разности температур с использованием термопреобразователей сопротивления, и может быть использовано, например, в геометрических исследованиях. The invention relates to temperature measurements, in particular to automatic measurement of a temperature difference using resistance thermocouples, and can be used, for example, in geometric studies.
Известно устройство для измерения разности температур, включающее два термопреобразователя сопротивления, два образцовых резистора, источник питания, измерительный прибор, а также корректирующий терморезистор [1]. A device for measuring a temperature difference, including two resistance thermocouples, two reference resistors, a power source, a measuring device, and also a correction thermistor [1].
Недостатком устройства являются необходимость использования идентичных термопреобразователей сопротивления и неполная компенсация погрешности, вызванной зависимостью чувствительности устройства от температуры среды. The disadvantage of this device is the need to use identical resistance thermocouples and incomplete compensation of the error caused by the dependence of the sensitivity of the device on the ambient temperature.
Известно устройство для измерения температуры и разности температур, включающее два термопреобразователя сопротивления, два образцовых резистора, первый блок ключей, второй блок ключей, последовательно соединенный с преобразователем напряжения в код, вычислительным блоком и индикатором, и блок управления, подключенный к управляющим входам блоков ключей и преобразователя напряжения в код [2]. A device for measuring temperature and temperature difference, including two resistance thermocouples, two reference resistors, a first key block, a second key block connected in series with a voltage to code converter, a computing unit and an indicator, and a control unit connected to the control inputs of the key blocks and voltage to code converter [2].
Недостатком данного устройства является существенная погрешность определения разности температур при дистанционных измерениях, обусловленная неконтролируемыми температурными изменениями сопротивления проводников, соединяющих термопреобразователи сопротивления с блоком ключей и преобразователем напряжения в код. Кроме того, недостатком является необходимость использования контактных ключей, сопротивление которых также вносит погрешность. The disadvantage of this device is the significant error in determining the temperature difference during remote measurements, due to uncontrolled temperature changes in the resistance of the conductors connecting the resistance thermocouples to the key block and the voltage to code converter. In addition, the disadvantage is the need to use contact keys, the resistance of which also introduces an error.
Целью изобретения является повышение точности измерения разности температур при дистанционных измерениях за счет исключения погрешности, обусловленной неконтролируемыми температурными изменениями сопротивления проводников, соединяющих термопреобразователи сопротивления с блоком ключей и преобразователем напряжения в код, а также сопротивлением ключей. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the temperature difference during remote measurements by eliminating the error due to uncontrolled temperature changes in the resistance of the conductors connecting the resistance thermocouples to the key block and the voltage to code converter, as well as the resistance of the keys.
Цель - повышение точности достигается тем, что устройство для измерения температуры и разности температур, включающее два термопреобразователя сопротивления, два образцовых резистора, первый блок ключей, второй блок ключей, последовательно соединенный с преобразователем напряжения в код, вычислительным блоком и индикатором, и блок управления, подключенный к управляющим входам блоков ключей и преобразователя напряжения в код, снабжено двумя источниками постоянного тока, подключенными к выходам первого блока ключей, и операционным усилителем, одни выводы термопреобразователей сопротивления и образцовых резисторов соединены между собой, а другие подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам первого блока ключей и к соответствующим входам второго блока ключей, при этом первый выход второго блока ключей соединен с первым входом преобразователя напряжения в код, второй выход второго блока ключей соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен к точке соединения термопреобразователей сопротивления, а второй вход преобразователя напряжения в код и неинвертирующий вход операционного усилителя заземлены. The goal is to increase accuracy by the fact that a device for measuring temperature and temperature difference, including two resistance thermocouples, two reference resistors, a first key block, a second key block connected in series with a voltage to code converter, a computing unit and an indicator, and a control unit, connected to the control inputs of the key blocks and the voltage-to-code converter, it is equipped with two direct current sources connected to the outputs of the first key block and an operational amplifier Itel, one of the conclusions of resistance thermocouples and reference resistors are interconnected, while others are connected to the first, second, third and fourth inputs of the first key block and to the corresponding inputs of the second key block, while the first output of the second block of keys is connected to the first input of the voltage converter code, the second output of the second block of keys is connected to the inverting input of the operational amplifier, the output of which is connected to the connection point of the resistance thermal converters, and the second input The voltage generator into the code and the non-inverting input of the operational amplifier are grounded.
Указанная совокупность признаков позволяет путем поочередного подключения термопреобразователей сопротивления и образцовых резисторов к первому и второму источникам постоянного тока с помощью первого и второго блоков ключей и их поочередного подключения к входу преобразователя напряжения в код и операционному усилителю определять только изменение разности сопротивлений термопреобразователей, которое вызвано измеряемой разностью температур и не зависит от изменения сопротивления соединительных проводников и ключей. Тем самым обеспечивается достижение требуемого результата - повышение точности измерения разности температур. This set of features allows, by alternately connecting resistance thermocouples and reference resistors to the first and second DC sources using the first and second blocks of keys and connecting them alternately to the input of the voltage converter into the code and the operational amplifier, only the change in the difference of the resistance of the thermocouples, which is caused by the measured difference, can be determined temperatures and does not depend on changes in the resistance of the connecting conductors and keys. This ensures the achievement of the desired result - improving the accuracy of measuring the temperature difference.
На чертеже представлена функциональная схема устройства. The drawing shows a functional diagram of the device.
Устройство для измерения температуры и разности температур содержит первый 1 и второй 2 термопреобразователи сопротивления, первый 3 и второй 4 образцовые резисторы, первый 5 и второй 6 источники постоянного тока, первый 7 и второй 8 блоки ключей, операционный усилитель 9, преобразователь 10 напряжения в код, вычислительный блок 11, блок 12 индикации, блок 13 управления. The device for measuring temperature and temperature difference contains the first 1 and second 2 resistance thermal converters, the first 3 and second 4 reference resistors, the first 5 and second 6 DC sources, the first 7 and second 8 blocks of keys,
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Процесс измерения состоит из шести тактов. В первом такте вывод первого термопреобразователя 1 сопротивления (точка а) подключен к первому источнику 5 тока и входу преобразователя 10 напряжения в код, вывод второго термопреобразователя 2 сопротивления (точка b) - к второму источнику 6 тока и входу операционного усилителя 9. За счет отрицательной обратной связи на выходе усилителя устанавливается такое напряжение, что потенциал точки b становится равным нулю, и на вход преобразователя 10 поступает напряжение U1 = I1˙R1 - I2˙R2, (1) где I1, I2 - токи первого и второго источников;
R1, R2 - сопротивления первого и второго термопреобразователей.The measurement process consists of six measures. In the first cycle, the output of the first resistance thermoconverter 1 (point a) is connected to the first
R 1 , R 2 - resistance of the first and second thermal converters.
Код на выходе преобразователя 10, поступающий в вычислительный блок 11, равен N1 = A1(I1˙R1 - I2˙R2) + A0, (2) где А1, А0 - коэффициент преобразования и смещение нуля преобразователя напряжения в код.The code at the output of the
Во втором такте блоки ключей 7 и 8 подключают вывод второго термопреобразователя 2 (точка b) к выходу первого источника тока 5 и входу преобразователя 10, а вывод первого термопреобразователя 1 (точка а) - к выходу второго источника 6 тока и входу усилителя 9. В результате потенциал точки а становится равным нулю, и на выходе преобразователя 10 появляется код N2 = A1(I1˙R2 - I2˙R2) + A0 (3)
В третьем такте измерения по командам, поступающим с блока 13 управления, блоки ключей 7 и 8 подключают вывод резистора 3 (точка с) к выходу первого источника 5 тока и входу преобразователя 10, а вывод резистора 4 (точка а) - к выходу второго источника 6 тока и входу усилителя 9. Потенциал точки d становится равным нулю, и на выходе преобразователя 10 появляется код N3 = A1(I1˙R3 - I2˙R4) + A0 (4)
В четвертом такте блоки ключей 7 и 8 подсоединяют точку d к выходу первого источника 5 тока и входу преобразователя 10, а точку с - к выходу второго источника 6 тока и входу усилителя 9. Код на входе вычислительного блока 11 N4 = A1(I1˙R4 - I2˙R3) + A0 (5)
В пятом такте блоки ключей 7 и 8 подключают вывод первого термопреобразователя (точка а) к выходу первого источника 5 тока и входу преобразователя 10, а вывод резистора 3 (точка с - к выходу второго источника 6 тока и входу усилителя 9. Потенциал точки с становится равным нулю, и на выходе преобразователя 10 появляется код N5 = A1(I1˙R1 - I2˙R3) + A0 (6)
В шестом такте аналогично предыдущим блоки ключей 7 и 8 меняют местами в измерительной схеме резисторы 1 и 3. В результате в вычислительный блок поступает код N6 = A1(I1˙R3 - I2˙R1) + A0 (7)
По окончании процесса измерения по команде блока 13 управления вычислительный блок 11 обрабатывает результаты измерения, решая совместно уравнения (2), (3), (4), (5) и (4), (5), (6), (7) с учетом функции преобразования термопреобразователей 1 и 2. R1 = R01(1 + a˙T1); (8) R2 = R02(1 + a˙T2); (9) где R01, R02 - сопротивление термопреобразователей при 0оС;
а - температурный коэффициент сопротивления;
Т1, Т2 - температуры, при которых находятся термопреобразователи 1 и 2 соответственно.In the second cycle, the
In the third measurement step according to the commands received from the
In the fourth step, the
In the fifth step, the
In the sixth step, similarly to the previous ones, the
At the end of the measurement process at the command of the
a - temperature coefficient of resistance;
T 1 , T 2 are the temperatures at which the
Значения температуры и разности температур вычисляются по формулам T1 = R3-R01+(R3-R4)· (10) T1-T2= (R3-R4)· - (R01-R02)·(1+aT1) (11)
Результаты измерения индицируются блоком 12 индикации.The values of temperature and temperature difference are calculated by the formulas T 1 = R 3 -R 01 + (R 3 -R 4 ) (10) T 1 -T 2 = (R 3 -R 4 ) - (R 01 -R 02 ) · (1 + aT 1 ) (eleven)
The measurement results are indicated by the
Вычислительный блок представляет собой специализированное вычислительное устройство, реализованное на базе однокристальной ЭВМ (например К1816ВЕ51) или любой стандартной микроЭВМ. Блок 13 управления, синхронизирующий работу остальных блоков, реализован на той же ЭВМ. Источники тока выполнены по стандартной схеме на операционных усилителях. Термопреобразователи сопротивления - стандартные медные типа ТСМ. Резисторы 3 и 4 представляют собой прецизионные резисторы с малым ТКС, например С5-60. Блоки ключей 7 и 8 бесконтактные, выполнены на интегральных переключателях К561КТ3, в качестве усилителя используется стандартный операционный усилитель (например К140УД17А). Преобразователь напряжения в код также стандартный с высоким входным сопротивлением (К572ПВ1). A computing unit is a specialized computing device implemented on the basis of a single-chip computer (for example, K1816BE51) or any standard microcomputer. The
Из выражений (10) и (11) следует, что результат измерения не зависит от значений токов источников 5 и 6, сопротивлений ключей блоков 7 и 8 и сопротивлений проводов, соединяющих термопреобразователи с другими элементами измерительной схемы. От параметров этих элементов требуется только кратковременная стабильность в течение цикла измерения. Кроме того, на результат измерения не влияют смещение и дрейф нуля усилителя и изменение коэффициентов преобразования преобразователя напряжения в код. From the expressions (10) and (11) it follows that the measurement result does not depend on the values of the currents of
Точность измерения определяется главным образом стабильностью образцовых резисторов и точностью градуировки термопреобразователей сопротивления. The measurement accuracy is determined mainly by the stability of the model resistors and the accuracy of the calibration of resistance thermal converters.
Данное устройство используется в качестве канала измерения термоградиента и температуры зонда для геотермических исследований в океане. This device is used as a channel for measuring the thermal gradient and probe temperature for geothermal research in the ocean.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5057900 RU2025675C1 (en) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Device for measuring temperature and temperature difference |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5057900 RU2025675C1 (en) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Device for measuring temperature and temperature difference |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2025675C1 true RU2025675C1 (en) | 1994-12-30 |
Family
ID=21611181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5057900 RU2025675C1 (en) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Device for measuring temperature and temperature difference |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2025675C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008048136A1 (en) * | 2006-10-18 | 2008-04-24 | Federalnoe Gosudarstvennoe Obrazovatelnoe Uchrezhdenie Vyschego Professionalnogo Obrazovaniya 'rossysky Gosudarstvenny Universitet Im. I. Kanta' | Method for checking a film thickness during the application thereof by evaporating in a vacuum chamber |
-
1992
- 1992-08-06 RU SU5057900 patent/RU2025675C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 356483, кл. G 01K 3/00, 1971. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1089432, кл. G 01K 3/08, 1983. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008048136A1 (en) * | 2006-10-18 | 2008-04-24 | Federalnoe Gosudarstvennoe Obrazovatelnoe Uchrezhdenie Vyschego Professionalnogo Obrazovaniya 'rossysky Gosudarstvenny Universitet Im. I. Kanta' | Method for checking a film thickness during the application thereof by evaporating in a vacuum chamber |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS645360B2 (en) | ||
RU2025675C1 (en) | Device for measuring temperature and temperature difference | |
JPH102807A (en) | Thermocouple measuring device | |
RU2082129C1 (en) | Converter of pressure to electric signal | |
SU849085A1 (en) | Linear converter of ac voltage effective value to dc voltage | |
SU1370583A1 (en) | A.c.-to-d.c.voltage instrument transducer | |
SU838419A1 (en) | Time-to-pulse converter for resistive temperature gages | |
SU968633A1 (en) | Device for measuring temperature difference | |
SU1384963A1 (en) | Digital thermometer | |
JP2595858B2 (en) | Temperature measurement circuit | |
SU1622779A1 (en) | Digital temperature meter | |
SU1597602A1 (en) | Digital meter of temperature | |
SU789836A1 (en) | A.c. voltage to d.c. voltage measuring converter | |
SU1016696A1 (en) | Device for measuring temperature having frequency output | |
SU758022A1 (en) | Device for temperature compensation of hall sensors | |
SU647553A1 (en) | Temperature measuring device | |
SU1458720A1 (en) | Device for measuring temperature | |
SU872982A1 (en) | Device for measuring temperature | |
SU1193472A1 (en) | Temperature meter | |
JPS61294321A (en) | Temperature detecting circuit | |
KR910000688Y1 (en) | Thermal compensation circuit of electronic range | |
SU830224A1 (en) | Method of analysis of gases by thermal conductance | |
SU1177688A1 (en) | Digital thermometer | |
SU1728678A1 (en) | Digital temperature meter | |
SU1000875A1 (en) | Conductometer |