RU2716852C1 - Способ измерения температуры - Google Patents

Способ измерения температуры Download PDF

Info

Publication number
RU2716852C1
RU2716852C1 RU2019111296A RU2019111296A RU2716852C1 RU 2716852 C1 RU2716852 C1 RU 2716852C1 RU 2019111296 A RU2019111296 A RU 2019111296A RU 2019111296 A RU2019111296 A RU 2019111296A RU 2716852 C1 RU2716852 C1 RU 2716852C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thermistor
current
bridge
temperature
heating
Prior art date
Application number
RU2019111296A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Федорович Капинос
Original Assignee
Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" filed Critical Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева"
Priority to RU2019111296A priority Critical patent/RU2716852C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2716852C1 publication Critical patent/RU2716852C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G01K7/245—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit in an oscillator circuit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00—Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
    • G01R17/10—AC or DC measuring bridges
    • G01R17/105—AC or DC measuring bridges for measuring impedance or resistance

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям электрических сопротивлений электрическими мостами, и может быть использовано, например, в температурных измерениях, в том числе при градуировке терморезисторов: термометров сопротивления, термисторов, позисторов и их использования для проведения измерений температуры электрическими мостами в приборостроении. Предложен способ измерения температуры, основанный на применении сбалансированного электрического моста, питаемого источником тока. В схему сбалансированного электрического моста устанавливают постоянные резисторы с равными электрическими сопротивлениями. Питание моста производят источником стабилизированного тока, величину которого устанавливают не более удвоенной величины тока, обеспечивающей допустимую погрешность измерения температуры измеряемым терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током. Технический результат - снижение погрешности измерения температуры электрическим мостом из-за разогрева (саморазогрева) терморезистора (термометр сопротивления, термистор, позистор) протекающим измерительным током. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям электрических сопротивлений электрическими мостами, и может быть использовано, например, в температурных измерениях, в том числе при градуировке терморезисторов: термометров сопротивления, термисторов, позисторов и их использования для проведения измерений температуры электрическими мостами в приборостроении.
Известен способ измерения электрических сопротивлений резисторов мостом постоянного тока, заключающийся в том, что рассчитывают сопротивления элементов плеч моста, уравновешивают мост, устанавливают предварительно значения сопротивлений элементов плеч моста в десять раз меньше по сравнению с расчетными значениями, затем подбирают сопротивления плеч моста до расчетных значений с помощью однозначных мер электрического сопротивления, которые помещают в термостат, определяют результат измерения по показаниям отсчетных декад регулируемого плеча моста (SU 1539667 А1 5 G01R 17/10).
Однако этот способ сложный в аппаратной реализации и потому не может найти применение в практике массового производства и градуировки промышленных терморезисторов, их использования для проведения измерения температуры электрическими мостами, не устраняет саморазогрев резисторов проходящим через них измерительным током.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ компенсации температурной погрешности термометров сопротивления, заключающийся в ограничении величины измерительного тока и поддержании постоянной подводимой к термометру мощности независимо от изменения его сопротивления в диапазоне измеряемых температур (SU 463006, G01K 1/20).
Однако этот способ не уменьшает погрешность измерения температуры, а сохраняет ее постоянной во всем диапазоне измеряемых температур благодаря поддержанию постоянной подводимой к термометру мощности независимо от изменения его сопротивления в диапазоне измеряемых температур.
Предлагается способ снижения погрешности измерения температуры электрическим мостом.
Задача, на решение которой направлено изобретение - снижение погрешности измерения температуры электрическим мостом из-за разогрева (саморазогрева) терморезистора (термометр сопротивления, термистор, позистор) протекающим измерительным током.
Поставленная задача решается тем, что в способе измерения температуры, основанном на применении сбалансированного электрического моста, питаемого источником тока, в схему сбалансированного электрического моста устанавливают постоянные резисторы с равными электрическими сопротивлениями, питание моста производят источником стабилизированного тока, величину которого устанавливают не более удвоенной величины тока, обеспечивающей допустимую погрешность измерения температуры измеряемым терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током.
Кроме того, для решения поставленной задачи:
- в качестве терморезистора можно использовать термистор, а величина тока источника стабилизированного тока, в этом случае, должна быть установлена для нижней границы диапазона измеряемых температур;
- в качестве терморезистора можно использовать термометр сопротивления или позистор, а величин тока источника стабилизированного тока, в этом случае, должна быть установлена для верхней границы диапазона измеряемых температур.
- величину тока источника стабилизированного тока устанавливают согласно формулы:
Figure 00000001
где
ΔТДОП. - допустимая погрешность измерения температуры терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током;
δТ - коэффициент теплового рассеяния терморезистора;
Figure 00000002
- максимальная величина сопротивления терморезистора на границах диапазона измеряемых температур (для термистора - нижняя граница диапазона измеряемых температур, для термометра сопротивления и позистора - верхняя граница диапазона измеряемых температур).
На фиг. 1 представлена схема сбалансированного электрического моста сопротивлений, фиг. 2 - зависимость электрического сопротивления термистора от температуры, фиг. 3 и фиг. 4 - результаты оценки погрешности измерения температуры сбалансированным электрическим мостом с использованием термистора с характеристикой, приведенной на фиг. 2, кривые А1 и A01 - в соответствии с предлагаемым способом, кривые B1 и B01 - в соответствии с известным по патенту №463006.
Сбалансированный электрический мост состоит из одного переменного резистора 1, двух 2 и 3 постоянных резисторов и терморезистора 4, соединенных последовательно в виде четырехугольника, и имеет четыре 5, 6, 7 и 8 вершины, диагональ питания 5-6 и диагональ нагрузки 7-8, измерительную ветвь 5-7-6 моста, вершина 7 является выходом измерительной ветви 5-7-6 моста, и образцовую ветвь 5-8-6 моста, вершина 8 является выходом образцовой ветви 5-8-6 моста.
В диагональ питания 5-6 включен источник тока 9 питания моста, а в диагональ нагрузки 7-8 включен измеритель 10 разности потенциалов вершин 7 и 8.
Сопротивления резисторов 2 и 3 установлены равными друг другу. Величина сопротивления резистора 4 зависит от температуры резистора и подлежит измерению. В качестве резистора 4 используют терморезистор, например, термометр сопротивления, полупроводниковые терморезисторы (термистор или позистор).
Из условия уравновешенного моста
Figure 00000003
R1 - сопротивление резистора 1;
R2 - сопротивление резистора 2;
R3 - сопротивление резистора 3;
R4 - сопротивление резистора 4, следует, что при установленном равенстве R2=R3, имеет место и равенство
Figure 00000004
и, таким образом, сопротивления обоих ветвей моста, включенных между вершинами 5 и 6, в уравновешенном мосте Фиг. 1 равны между собой
Figure 00000005
При питании уравновешенного моста стабилизированным током источника 9 величины токов, протекающих в каждой из указанных ветвей, равны между собой, а величина тока в каждой ветви будет равна половине величины тока, выдаваемого источником 9,
Figure 00000006
I9 - ток источника 9 стабилизированного тока;
I1-2 - ток, протекающий через сопротивления 1 и 2;
I4-3 - ток, протекающий через сопротивления 4 и 3.
Согласно условию (4) выполнена оценка величины погрешности ΔT измерения температуры терморезистором 4 из-за его разогрева протекающим измерительным током при использовании уравновешенного моста Фиг. 1.
Погрешность измерения температуры сбалансированным электрическим мостом фиг. 1 из-за разогрева (саморазогрева) терморезистора 4, например, термистора, протекающим измерительным током соответствует выражению
Figure 00000007
I4-3 - ток, протекающий через резисторы 4 и 3;
R4 - сопротивление резистора 4;
δТ - коэффициент теплового рассеяния термистора.
(Зотов В. Принципы построения систем температурного контроля на NTC-термисторах компании Epcos // Компоненты и технологии. 2007. №6. С. 32-38.)
В оценке величины погрешности ΔТ в соответствии с выражением (5) использована зависимость электрического сопротивления термистора ММТ-1 от температуры, приведенная на Фиг. 2. Параметры элементов устройства фиг. 1, используемые в оценке, приведены в таблице 1.
Результаты оценки погрешности ΔT приведены на фиг. 3 (Кривая А1) и фиг. 4 (Кривая A01).
Figure 00000008
Как следует из полученных результатов, величина погрешности ΔT измерения температуры мостом фиг. 1 из-за разогрева (саморазогрева) термистора (резистор 4) протекающим током при использовании источника стабилизированного тока 9 зависит от величины тока, протекающего через термистор, и величины измеряемой температуры.
Для сравнения на фиг. 3 и 4 приведены результаты оценки погрешности измерения температуры мостом фиг. 1 с использованием термистора с характеристикой, приведенной на фиг. 2, при условии его разогрева протекающим током в соответствии с предлагаемым способом - кривые А1 и A01 и результаты оценки погрешности измерения температуры мостом фиг. 1 с использованием термистора с характеристикой, приведенной на фиг. 2, из-за его разогрева протекающим током в соответствии с известным из авторского свидетельства №463006, G01k 1/20 способом - кривые В1 и B01.
Как видно из приведенного сравнения предлагаемый способ обладает положительным эффектом, так как обеспечивает снижение погрешности измерения температуры по сравнению с известным способом.

Claims (8)

1. Способ измерения температуры, основанный на применении сбалансированного электрического моста, питаемого источником тока, отличающийся тем, что в схему сбалансированного электрического моста устанавливают постоянные резисторы с равными электрическими сопротивлениями, питание моста производят источником стабилизированного тока, величину которого устанавливают не более удвоенной величины тока, обеспечивающей допустимую погрешность измерения температуры измеряемым терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании в качестве терморезистора термистора, величину тока источника стабилизированного тока устанавливают для нижней границы диапазона измеряемых температур.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании в качестве терморезистора термометра сопротивления или позистора, величину тока источника стабилизированного тока устанавливают для верхней границы диапазона измеряемых температур.
4. Способ по п. 2 и 3, отличающийся тем, что величину тока источника стабилизированного тока устанавливают согласно формуле:
Figure 00000009
ΔТДоп. - допустимая погрешность измерения температуры терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током;
δТ - коэффициент теплового рассеяния терморезистора;
Figure 00000010
- максимальная величина сопротивления терморезистора на границах диапазона измеряемых температур (для термистора - нижняя граница диапазона измеряемых температур, для термометра сопротивления и позистора - верхняя граница диапазона измеряемых температур).
RU2019111296A 2019-04-16 2019-04-16 Способ измерения температуры RU2716852C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111296A RU2716852C1 (ru) 2019-04-16 2019-04-16 Способ измерения температуры

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111296A RU2716852C1 (ru) 2019-04-16 2019-04-16 Способ измерения температуры

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2716852C1 true RU2716852C1 (ru) 2020-03-17

Family

ID=69898626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111296A RU2716852C1 (ru) 2019-04-16 2019-04-16 Способ измерения температуры

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2716852C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2738198C1 (ru) * 2019-11-22 2020-12-09 Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Способ снижения погрешности измерения температуры электрическим мостом и измерительный мост Уитстона-Капиноса

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU463006A1 (ru) * 1972-02-18 1975-03-05 Калиниский Политехнический Институт Способ компенсации температурной погрешности термометров сопротивлени
US4060715A (en) * 1976-07-16 1977-11-29 The Perkin-Elmer Corporation Linearized bridge circuitry
SU640143A1 (ru) * 1976-10-12 1978-12-30 Уфимский Нефтяной Институт Устройство дл дистанционного измерени температуры
SU1539667A1 (ru) * 1987-10-08 1990-01-30 Предприятие П/Я В-2539 Способ измерени электрических сопротивлений резисторов мостом посто нного тока
RU2193169C2 (ru) * 2000-06-27 2002-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром" Устройство для дистанционного измерения температуры
RU2269750C2 (ru) * 2004-03-01 2006-02-10 Пензенский государственный университет Способ терморезистивного измерения температуры
RU2315268C2 (ru) * 2005-12-05 2008-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром" Устройство для дистанционного измерения температуры

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU463006A1 (ru) * 1972-02-18 1975-03-05 Калиниский Политехнический Институт Способ компенсации температурной погрешности термометров сопротивлени
US4060715A (en) * 1976-07-16 1977-11-29 The Perkin-Elmer Corporation Linearized bridge circuitry
SU640143A1 (ru) * 1976-10-12 1978-12-30 Уфимский Нефтяной Институт Устройство дл дистанционного измерени температуры
SU1539667A1 (ru) * 1987-10-08 1990-01-30 Предприятие П/Я В-2539 Способ измерени электрических сопротивлений резисторов мостом посто нного тока
RU2193169C2 (ru) * 2000-06-27 2002-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром" Устройство для дистанционного измерения температуры
RU2269750C2 (ru) * 2004-03-01 2006-02-10 Пензенский государственный университет Способ терморезистивного измерения температуры
RU2315268C2 (ru) * 2005-12-05 2008-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром" Устройство для дистанционного измерения температуры

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2738198C1 (ru) * 2019-11-22 2020-12-09 Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Способ снижения погрешности измерения температуры электрическим мостом и измерительный мост Уитстона-Капиноса

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106289559B (zh) 用于使用热电偶的温度测量装置的温度漂移补偿的方法
CN105676163B (zh) 一种电能表自热影响误差补偿方法
Rudtsch et al. Calibration and self-validation of thermistors for high-precision temperature measurements
Chauhan et al. An experimental approach for precise temperature measurement using platinum RTD PT1000
RU2716852C1 (ru) Способ измерения температуры
WO2015025586A1 (ja) 熱物性測定方法及び熱物性測定装置
RU2707757C1 (ru) Способ снижения погрешности измерения температуры электрическим мостом
TW201925796A (zh) 多重並聯感測器陣列系統
CN111051900B (zh) 用于确定目标的功率值的设备和方法
RU2738198C1 (ru) Способ снижения погрешности измерения температуры электрическим мостом и измерительный мост Уитстона-Капиноса
RU2732838C1 (ru) Способ компенсации температурной погрешности терморезисторов, устройства для реализации способа
JP7079471B2 (ja) 熱物性測定装置及び熱物性測定方法
RU2389991C2 (ru) Способ устранения вариаций температуры внешней среды в теплоэлектрическом вакуумметре и устройство для его реализации
RU2685769C1 (ru) Способ определения переходного теплового сопротивления кристалл-корпус и теплового сопротивления кристалл-корпус в состоянии теплового равновесия транзисторов с полевым управлением
JP7033292B2 (ja) 熱電物性測定装置及び熱電物性測定方法
RU2427812C1 (ru) Теплоэлектрический вакуумметр
Wang et al. A resistor load coefficient measurement system
RU189683U1 (ru) Прибор для проведения токового отжига микропроводов с удаленным контролем температуры
CN108645530B (zh) 测温系统及利用测温系统测量测温区温度的方法
Saito et al. Estimating surface temperature of a calibration apparatus for contact surface thermometers from its internal temperature profile
RU2653962C1 (ru) Способ автоматизированного определения теплового сопротивления переход - корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении
RU2267790C2 (ru) Способ измерения скорости потока жидкости или газа
Kon et al. AC characterizations of current shunts
GB687427A (en) An improved instrument for measuring temperature, air velocities, rate of cooling and the thermal conductivity of gases
Piechowski et al. The Precise Temperature Measurement System with Compensation of Measuring Cable Influence. Energies 2021, 14, 8214