RU2034248C1 - Устройство зингера а.м. для измерения температуры - Google Patents
Устройство зингера а.м. для измерения температуры Download PDFInfo
- Publication number
- RU2034248C1 RU2034248C1 SU4921513A RU2034248C1 RU 2034248 C1 RU2034248 C1 RU 2034248C1 SU 4921513 A SU4921513 A SU 4921513A RU 2034248 C1 RU2034248 C1 RU 2034248C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bridge
- temperature
- measuring
- output
- resistance
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Использование: термометрия, измерение температуры подвыжных и неподвижных жидких и газовых сред. Сущность изобретения: устройство содержит два автобалансных мостовых преобразователя 1 и 2 уравновешивания, измерительно-вычислительный блок 3, равноплечие мостовые схемы 4 и 9, термонезависимые резисторы 5, 7, 10, 12, термопреобразователи сопротивления 6 и 11, блоки стабилизации температуры 8 и 13; функциональный модуль отношений 14, функциональный модуль расчета температуры 15, показывающий прибор 16. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерениям температуры подвижных и неподвижных жидких и газовых сред термопреобразователями сопротивления, в том числе полупроводниковыми, включенными в рабочие плечи уравновешенных мостовых измерительных схем, нечувствительных к изменению напряжения в диагонали питания, при равновесном состоянии моста, когда разность потенциалов в измерительной диагонали практически равна нулю.
Известен терморезистивный измеритель температуры с цифровым отсчетом, содержащий мостовую схему с терморезистором (термопреобразователем сопротивления) в одном из ее плеч, подключенную измерительной диагональю к входу усилителя разбаланса мостовой схемы, источник напряжения (регулируемый источник постоянного тока), соединенный с диагональю терморезистивного измерителя температуры, содержащего также генератор опорной частоты, последовательно соединенные
генератор управляемой частоты, вычитатель импульсных последовательностей и измеритель частоты, последовательно соединенные генератор биполярных импульсов и аттенюатор импульсного сигнала, причем выход усилителя разбаланса мостовой схемы соединен с входом генератора управляемой частоты, выход которого соединен с входом формирователя биполярных импульсов, выход генератора опорной частоты по дключен к второму входу выключателя импульсных последовательностей, выход аттенюатора импульсного сигнала подсоединен к диагонали питания моста, а источник напряжения выполнен регулируемым [1]
К недостаткам устр ойства следует отнести существенные методические и инструментальные погрешности. Методические погрешности связаны с тем, что исходное уравнение, связывающее измеряемую температуру с частотой импульсов, питающих уравновешенную мостовую схему, справедливо только для систем стабилизации, работающих в области малых отклонений, в то время как известное устройство является измерительным и работает как следящая система в широком диапазоне возможных значений измеряемых температур. Инструментальные погрешности обусловлены ограниченными возможностями стабилизации амплитуды и длительности питающих импульсов. Источником существенной
погрешности является также и то, что аналоговый датчик (термопреобразователь сопротивления) управляется дискретно (импульсами). В этом cлучае даже при установившемся режиме работы контура регулирования датчик продолжает работать в переходном режиме.
генератор управляемой частоты, вычитатель импульсных последовательностей и измеритель частоты, последовательно соединенные генератор биполярных импульсов и аттенюатор импульсного сигнала, причем выход усилителя разбаланса мостовой схемы соединен с входом генератора управляемой частоты, выход которого соединен с входом формирователя биполярных импульсов, выход генератора опорной частоты по дключен к второму входу выключателя импульсных последовательностей, выход аттенюатора импульсного сигнала подсоединен к диагонали питания моста, а источник напряжения выполнен регулируемым [1]
К недостаткам устр ойства следует отнести существенные методические и инструментальные погрешности. Методические погрешности связаны с тем, что исходное уравнение, связывающее измеряемую температуру с частотой импульсов, питающих уравновешенную мостовую схему, справедливо только для систем стабилизации, работающих в области малых отклонений, в то время как известное устройство является измерительным и работает как следящая система в широком диапазоне возможных значений измеряемых температур. Инструментальные погрешности обусловлены ограниченными возможностями стабилизации амплитуды и длительности питающих импульсов. Источником существенной
погрешности является также и то, что аналоговый датчик (термопреобразователь сопротивления) управляется дискретно (импульсами). В этом cлучае даже при установившемся режиме работы контура регулирования датчик продолжает работать в переходном режиме.
Известное устройство предназначено для измерения температуры неподвижных сред. Их перемещение относительно датчика приводит к изменению условий теплообмена, что также является источником существенной погрешности измерения.
Из известных устройств для измерения температуры наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный в одно из плеч равновесной мостовой схемы, измерительная диагональ которой подключена к входу усилителя, а ее диагональ питания к выходу регулируемого источника постоянного тока, и измерительно-вычислительный
блок, причем устройство также содержит термонезависимый резистор, снабженный потенциальными выводами и включенный на выходе регулируемого источника постоянного тока, последовательно с диагональю питания мостовой схемы и квадратор напряжения, вход которого подключен к потенциальным выводам термонезависимого резистора, а его выход к входу измерительно-вычислительного блока, причем выход усилителя подключен к управляющему входу регулируемого источника постоянного тока (2).
блок, причем устройство также содержит термонезависимый резистор, снабженный потенциальными выводами и включенный на выходе регулируемого источника постоянного тока, последовательно с диагональю питания мостовой схемы и квадратор напряжения, вход которого подключен к потенциальным выводам термонезависимого резистора, а его выход к входу измерительно-вычислительного блока, причем выход усилителя подключен к управляющему входу регулируемого источника постоянного тока (2).
К недостаткам устройства, содержащего автобалансный мостовой преобразователь уравновешивания с термопреобразователем сопротивления следует отнести погрешность измерения, вызванную изменением скорости контролируемого потока, что приводит к изменению условий теплообмена между датчиком температуры и контролируемой средой.
Цель изобретения повышение точности измерения температуры путем уменьшения погрешности, вносимой измерением скорости потока.
Для достижения поставленной цели в устройство для измерения температуры, содержащее измерительно-вычислительный блок с показывающим прибором, соединенный входом с выходом автобалансного мостового преобразователя уравновешивания, состоящего из термонезависимого резистора с потенциальными выводами, равноплечей мостовой измерительной схемы с включенным в одно ее плечо термопреобразователем сопротивления и блока стабилизации температуры термопреобразователя сопротивления, вход которого соединен с измерительной диагональю мостовой измерительной схемы, а выход связан с диагональю электропитания этой схемы последовательно с термонезависимым резистором, введены дополнительный автобалансный мостовой преобразователь уравновешивания и общая шина, а измерительно-вычислительный блок выполнен состоящим из последовательно соединенных
функционального модуля отношений, функционального модуля расчета температуры и показывающего прибора, выход дополнительного автобалансного преобразователя уравновешивания соединен с другим входом измерительно-вычислительного блока, входами которого являются входы функционального модуля отношений, величина
сопротивления каждого термонезависимого резистора равна половине корня квадратного из величины сопротивления плеча соответствующей равноплечной мостовой измерительной схемы, один потенциальный вывод каждого термонезависимого резистора подключен к общей шине и общему выходу соответствующей системы стабилизации температуры, а другой к диагонали электропитания соответствующей равноплечной мостовой измерительной схемы и к выходу автобалансного мостового преобразователя уравновешивания.
функционального модуля отношений, функционального модуля расчета температуры и показывающего прибора, выход дополнительного автобалансного преобразователя уравновешивания соединен с другим входом измерительно-вычислительного блока, входами которого являются входы функционального модуля отношений, величина
сопротивления каждого термонезависимого резистора равна половине корня квадратного из величины сопротивления плеча соответствующей равноплечной мостовой измерительной схемы, один потенциальный вывод каждого термонезависимого резистора подключен к общей шине и общему выходу соответствующей системы стабилизации температуры, а другой к диагонали электропитания соответствующей равноплечной мостовой измерительной схемы и к выходу автобалансного мостового преобразователя уравновешивания.
Обеспечение возможности использования термопреобразователей сопротивления в схемах автобалансных мостовых преобразователей уравновешивания для измерения движущегося потока контролируемой среды достигается введением второго автобалансного мостового преобразователя уравновешивания с установкой обоих термопреобразователей сопротивления обоих автобалансных мостовых преобразователей уравновешивания в одну зону контролируемой среды с одинаковыми условиями теплообмена, причем заданные температуры стабилизации сопротивления термопреобразователей сопротивления не равны между собой и превышают температуру контролируемой среды.
Повышение точности измерения достигается за счет снижения разности температур между контролируемой средой и чувствительным элементом (термопреобразователем сопротивления).
Кроме того, показания устройства независимы от свойств термометрического вещества.
На чертеже приведена блок-схема устройства.
Устройство для измерения температуры содержит два автобалансных мостовых преобразователя 1 и 2 уравновешивания, а также измерительно-вычислительный блок 3. Автобалансный мостовой преобразователь 1 уравновешивания содержит равновесную, равноплечную мостовую измерительную схему 4, плечи R1 которой выполнены термонезависимыми, т.е. реализованы на базе термонезависимых резисторов 5. В плечо RQ1 включен термопреобразователь сопротивления 6, который установлен в трубопровод (не показан) с потоком контролируемой среды. Величина сопротивлений резисторов 5 плечей R1 мостовой схемы 4 выполнены равными
между собой и равными сопротивлению термопреобразователя сопротивления 6 в равновесном состоянии мостовой схемы 4. Один потенциальный вывод термонезависимого резистора 7 подключен к общей шине, а другой вывод к контакту диагонали электропитания мостовой схемы
4. Величина сопротивления термонезависимого резистора 7 установлена равной 1/2
, в этом случае падение напряжения Δ U1 на термонезависимом резисторе 7 численно равно корню квадратному из подводимой к нему мощности в режиме равновесия мостовой схемы 4. Блок 8 стабилизации температуры термопреобразователя 6 сопротивления своими входами подключен к контактам b1 и b2 мостовой схемы 4, а выходами через контакты а1 и а2 и общую шину к последовательно соединенной диагонали питания с контактами а1 и а2 мостовой схемы 4 и термонезависимым резистором 7.
между собой и равными сопротивлению термопреобразователя сопротивления 6 в равновесном состоянии мостовой схемы 4. Один потенциальный вывод термонезависимого резистора 7 подключен к общей шине, а другой вывод к контакту диагонали электропитания мостовой схемы
4. Величина сопротивления термонезависимого резистора 7 установлена равной 1/2
Автобалансный мостовой преобразователь 2 уравновешивания содержит равновесную, равноплечную мостовую измерительную схему 9, плечи R1которой выполнены термонезависимыми (реализованы на базе термонезависимых резисторов 10). В плечо RQ2 включен термопреобразователь сопротивления 11, который установлен в одну зону контролируемой среды с одинаковыми условиями теплообмена, что и термопреобразователь 6. Величины сопротивлений R2 термонезависимых резисторов 10 мостовой схемы 9 выполнены такими, чтобы равновесие мостовой схемы 9 соответствовало заданной температуре термопреобразователя RQ2
сопротивления, установленного в плече мостовой схемы 9, не равной температуре термопреобразователя RQ2 сопротивления плеча 6 мостовой схемы 4,причем задаваемые температуры термопреобразователей 6 и 11 (соответственно RQ1 и RQ2) превышают максимальную температуру контролируемой среды. Величина сопротивления термонезависимого резистора 12 установлена равной 1/2
. В этом случае падение напряжения Δ U2 на термонезависимом резисторе 12 числено равно корню квадратному из подводимой к нему мощности самонагрева Δ Р2 в режиме равновесия мостовой схемы 9. Блок 13 стабилизации температуры термопреобразователя 11 мостовой схемы 9 своими входами подключена к измерительной диагонали b1-b2 мостовой схемы 9, а выходами подключена к диагонали питания а1-а2, включенной последовательно с термонезависимым резистором 12.
сопротивления, установленного в плече мостовой схемы 9, не равной температуре термопреобразователя RQ2 сопротивления плеча 6 мостовой схемы 4,причем задаваемые температуры термопреобразователей 6 и 11 (соответственно RQ1 и RQ2) превышают максимальную температуру контролируемой среды. Величина сопротивления термонезависимого резистора 12 установлена равной 1/2
Потенциальные выводы термонезависимых резисторов 7 и 12, подключенные к точкам а2 диагоналей электропитания мостовых схем 4 и 9, соединены с входами функционального модуля отношений 14, выход которого через функциональный модуль расчета температуры 15 соединен с показывающим прибором 16 измерительно-вычислительного блока 3.
Термопреобразователи 6 и 11 сопротивлений обоих автобалансных мостовых преобразователей 1 и 2 выполнены в виде типовых датчиков типа ТСП или ТСМ и размещены в трубопроводе в одной зоне контролируемой среды с одинаковыми условиями теплообмена, причем заданные температуры стабилизации обоих мостов не равны между собой и превышают температуру контролируемой среды.
Величина заданной температуры устанавливается выбором значений сопротивлений резисторов 5 и 7 мостовой схемы 4 и резисторов 10 и 12 мостовой схемы 9. Их значения выбираются по градуировочной характеристике термопреобразователей сопротивления с заданной температурой.
Устройство может быть реализовано путем разработки нового средства измерения с использованием термопреобразователей сопротивления общепромышленного назначения типа ТСП, ТСМ, а также возможна его реализация с использованием полупроводниковых термопреобразователей сопротивления.
Устройство может быть изготовлено и полностью из типовых блоков комплексов КАСКАД или АКЭСР.
При реализации устройства на базе комплекса КАСКАД в качестве блока стабилизации можно использовать прибор регулирующий типа Р25, а вычислительные операции могут быть реализованы с использованием функциональных блоков А04 (сложения и вычитания), А31 (умножения), А32 (деления), А33 (извлечения квадратного корня). Все указанные блоки имеют нормированный выходной сигнал, который может быть использован для дистанционного ввода в ЭВМ (например, микроЭВМ типа "Электроника С5-01").
При реализации устройства на базе АКЭСР в качестве блока стабилизации может быть реализован модуль типа МИС3.08.00.00.00 совместно с блоком динамических преобразований.
При реализации устройства для измерения температуры на базе комплектующих элементов агрегатного комплекса электрических средств регулирования в микроэлектронном исполнении используется блок вычислительных операций БВО и модуль формирования законов регулирования типа МФЗР.00.00.05.00.
Устройство для измерения температуры работает следующим образом.
Автобалансные мостовые преобразователи 1 и 2 уравновешивания работают одинаково. При изменении температуры контролируемой среды изменяются условия теплообмена термопреобразователей 6 и 11 сопротивления, изменяется их температура, а следовательно, и сопротивление, что приводит к разбалансу мостовых схем 4 и 9. С выходов b1-b2 измерительных диагоналей обоих мостов 4 и 9 на вход соответствующих блоков 8 и 13 стабилизации температуры термообразователей сопротивления поступит сигнал небаланса, что приведет к изменению напряжения на выходе блоков 8 и 13. Изменение напряжения в диагоналях электропитания а1-а2 мостовых схем 4 и 5 приводит к изменению тока самонагрева термопреобразователей 6 и 11 сопротивления. Новой температуре контролируемой среды соответствует новое состояние равновесия мостовых схем 4 и 9. Падение напряжения на резисторах 7 и 12 пропорционально корню квадратному из мощности, выделяемой на термопреобразователях 6 и 11.
Действительно, через термонезависимые резисторы 7 и 12 в условиях равновесия равноплечных измерительных мостовых схем 4 и 9 проходят токи диагонали электропитания мостовых схем. Они равны удвоенному значению измерительного тока i, проходящего через термопреобразователь сопротивления. Тогда падения напряжения Δ U1 и Δ U2 на термонезависимых резисторах будут численно равны мощности самонагрева Δ Р1 и Δ Р2, необходимого для обеспечения заданного превышения температур Q1-Qср и Q2-Qср соответственно термопреобразователей 6 и 11 сопротивления. Тогда
ΔU1= 2i1
ΔU2= 2i2
где i1 и i2 соответственно величины измерительного тока, проходящего через термопреобразователи сопротивления 6 и 11;
R1 и R2 соответственно
величины сопротивлений термонезависимых резисторов 5 и 10.
ΔU1= 2i1
ΔU2= 2i2
R1 и R2 соответственно
величины сопротивлений термонезависимых резисторов 5 и 10.
На выходе функционального модуля отношений 14 выдается сигнал Кр:
Kp=
. В функциональном модуле расчета температуры 15 определяется температура Тср или Qср контролируемой среды соответственно в градусах Цельсия и Кельвина:
Tср=
или
Qср=
, где Т1, Q1 и Т2, Q2 температуры термопреобразователей 6 и 11 в градусах Цельсия и Кельвина.
Kp=
Tср=
Qср=
По сравнению с прототипом-устройством для измерения температуры исключено влияние коэффициента конвективной теплопередачи на показаниях прибора.
Claims (1)
- Устройство для измерения температуры, содержащее измерительно-вычислительный блок с показывающим прибором, соединенный входом с выходом автобалансного мостового преобразователя уравновешивания, состоящего из термонезависимого резистора с потенциальными выводами, равноплечей мостовой измерительной схемы с включенным в одно ее плечо термопреобразователем сопротивления, и блока стабилизации температуры термопреобразователя сопротивления, вход которого соединен с измерительной диагональю мостовой измерительной схемы, а выход с диагональю электропитания этой схемы последовательно с термонезависимым резистором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры путем уменьшения погрешности, вносимой изменением скорости потока, в него введены дополнительный автобалансный мостовой преобразователь уравновешивания и общая шина, а в измерительно-вычислительный блок последовательно соединенные функциональный модуль отношений и функциональный модуль расчета температуры, выход которого подсоединен к входу показывающего прибора, выход дополнительного автобалансного мостового преобразователя уравновешивания связан с другим входом измерительно-вычислительного блока, входами которого являются входы функционального модуля отношений, один потенциальный вывод каждого термонезависимого резистора подключен к общей шине и общему выходу соответствующей системы стабилизации температуры, а другой к диагонали электропитания соответствующей равноплечей мостовой измерительной схемы и к выходу автобалансного мостового преобразователя уравновешивания, при этом величина сопротивления каждого термонезависимого резистора равна половине корня квадратного из величины сопротивления плеча соответствующей мостовой измерительной схемы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4921513 RU2034248C1 (ru) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Устройство зингера а.м. для измерения температуры |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4921513 RU2034248C1 (ru) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Устройство зингера а.м. для измерения температуры |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2034248C1 true RU2034248C1 (ru) | 1995-04-30 |
Family
ID=21566362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4921513 RU2034248C1 (ru) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Устройство зингера а.м. для измерения температуры |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2034248C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU189683U1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-05-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Прибор для проведения токового отжига микропроводов с удаленным контролем температуры |
-
1991
- 1991-03-25 RU SU4921513 patent/RU2034248C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 1312405, кл. G 01K 7/24, 1985. * |
| 2. Авторское свидетельство СССР N 1715033, кл. G 01K 7/16, 1992. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU189683U1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-05-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Прибор для проведения токового отжига микропроводов с удаленным контролем температуры |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5117691A (en) | Heated element velocimeter | |
| US3913403A (en) | Temperature measurement with three-lead resistance thermometers by dual constant current method | |
| CN107132417B (zh) | 一种抗电路参数漂移的高精度电阻测量方法 | |
| US4011746A (en) | Liquid density measurement system | |
| CN109991265A (zh) | 一种自调节热导式气体传感器和气体检测装置 | |
| RU2034248C1 (ru) | Устройство зингера а.м. для измерения температуры | |
| CN207675682U (zh) | 自调节热导式气体传感器和气体检测装置 | |
| Alsnaie et al. | Study and Design of a Multi-range Programmable Sensor for Temperature Measurement | |
| JP3114137B2 (ja) | 熱伝導率式ガス濃度分析計 | |
| Wolfendale | A precise automatic ac potentiometer for low temperature resistance thermometry | |
| JP3410562B2 (ja) | 温度・風速測定装置 | |
| JP2515247B2 (ja) | ゼロシフト補償回路 | |
| Cvitaš et al. | Increasing accuracy of temperature measurement based on adaptive algorithm for microcontroller transmitter | |
| JPH102807A (ja) | 熱電対測定装置 | |
| RU2082129C1 (ru) | Преобразователь давления в электрический сигнал | |
| Warsza et al. | Uncertainty analysis of the two-output RTD circuits on the example of difference and average temperature measurements | |
| RU2018090C1 (ru) | Массовый расходомер | |
| SU830224A1 (ru) | Способ анализа газов по тепло-пРОВОдНОСТи | |
| JP2879256B2 (ja) | 熱式流量計 | |
| Piechowski et al. | The Precise Temperature Measurement System with Compensation of Measuring Cable Influence. Energies 2021, 14, 8214 | |
| RU2035705C1 (ru) | Способ зингера а.м. измерения температуры | |
| KR19980076201A (ko) | 측온저항소자를 이용한 온도측정장치 | |
| SU788004A1 (ru) | Термоанемометр посто нной температуры | |
| SU465551A1 (ru) | Тепловой расходомер | |
| SU1571511A1 (ru) | Термоанемометр |