SU1204967A1 - Device for measuring temperature - Google Patents
Device for measuring temperature Download PDFInfo
- Publication number
- SU1204967A1 SU1204967A1 SU843762498A SU3762498A SU1204967A1 SU 1204967 A1 SU1204967 A1 SU 1204967A1 SU 843762498 A SU843762498 A SU 843762498A SU 3762498 A SU3762498 A SU 3762498A SU 1204967 A1 SU1204967 A1 SU 1204967A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- heater
- amplifier
- temperature
- extraction unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
ff
Изобретение относитс к области измерени температуры и может быть использовано при построении высокоточных быстродействующих средств измерени температуры поверхностей труднодоступных объектов.The invention relates to the field of temperature measurement and can be used in the construction of high-precision, high-speed means of measuring the temperature of surfaces of hard-to-reach objects.
Цель изобретени - иовьшение точности измерени при повышенном быстродействии .The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement with increased speed.
На фиг. 1 представлен датчик- теплового потока устройства; на фиг.2 - структурна схема устройстваj на фиг. 3 - схема блока извлечени квадратного корн .FIG. 1 shows the sensor of the heat flux of the device; FIG. 2 is a block diagram of the device j in FIG. 3 is a diagram of a square root extraction unit.
Устройство содержит датчик теплового потока, который состоит из чувствительного элемента 1, в качестве которого, например, используютс термоэлектрические преобразователи , контактирующего через образцовую теплопроводную пластину 2 с нагревателем 3, которые размещены в теплоизол ционном корпусе 4.The device contains a heat flux sensor, which consists of a sensing element 1, for example, thermoelectric converters are used, which contact through a sample heat-conducting plate 2 with a heater 3, which are housed in a heat insulating housing 4.
Чувствительный элемент датчика подключен к входу усилител 5-посто нного тока, выход которого под- ключен к одному входу блока сравне- . НИН 6, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени 7, который совместно с бло- ком сравнени служит дл задани нижнего предела измерени темпера- . туры, В частном случае в качестве опорного напр жени , подаваемого на второй вход блока сравнени -6, может использоватьс нулевой уровень. Выход блока сравнени св зан с выходом устройства, а также через блок извлечени квадратного корн 8 и усилитель мощности 9, подключен к нагревателю 3 датчика.The sensing element of the sensor is connected to the input of the 5-DC amplifier, the output of which is connected to the same input of the unit as compared to. NIN 6, the second input of which is connected to the output of the source of the reference voltage 7, which together with the comparison unit serves to set the lower limit of the temperature measurement. In the particular case, the zero level can be used as a reference voltage supplied to the second input of the Comparison Unit -6. The output of the comparison unit is connected to the output of the device, as well as through the square root extraction unit 8 and the power amplifier 9, connected to the heater 3 of the sensor.
Устройство работает следуюпщм образом.The device works as follows.
После осуществлени контакта исследуемого объекта и датчика Т(эп- лового потока устройства на выходе последнего по вл етс ЭДС, обусловленна , разностью температур объекта и теплопроводной пластины 2. Эта ЭДС усиливаетс усилителем посто нного тока 5, выходное напр жение которого сравниваетс с опорным от источника 7 опорного напр жени посредством блока сравнени 6, выходной сигнал которого поступает через блок 8 и усилитель мощности 9 к нагревателю 3, Выдел ющеес при этом тепло обуславливает выравниваниеAfter contact of the object under study and sensor T (the device’s exhalation flux at the last output appears, the emf is caused by the temperature difference between the object and the heat-conducting plate 2. This emf is amplified by the dc amplifier 5, the output voltage of which is compared with the reference voltage from the source 7 of the reference voltage by means of the comparison unit 6, the output signal of which is fed through the block 8 and the power amplifier 9 to the heater 3, the heat released causes the alignment
1204967212049672
температуры объекта и теплопроводной пластины 2. Это приводит к уменьшению выходной ЭДС датчика Теплового потока. При достижении равенстваtemperature of the object and the heat-conducting plate 2. This leads to a decrease in the output EMF of the Heat Flow sensor. When achieving equality
5 преобразуемой температуры и температуры теплопроводной пластины 2, что обеспечиваетс большим значением коэффициента усилени усилител 5, эта ЭДС стремитс к нулю, а5 of the converted temperature and the temperature of the heat conducting plate 2, which is provided by a large gain value of the amplifier 5, this EMF tends to zero, and
И) следовательно, стремитс к .нулю и погрешность статизма устройства.And, therefore, the static error of the device also tends to be zero.
Использование блока .извлечени квадратного корн 8 в цепи отрицательной обратной св зи обусловленоThe use of the square-root extraction unit 8 in the negative feedback circuit is due to
15 необходимостью получени линейной зависимости выходного напр жени от измер емой температуры Ту, При равенстве температуры объекта Т; температуре , создаваемой нагревателем15 by the necessity of obtaining a linear dependence of the output voltage on the measured temperature Tu, With an equal temperature of the object T; temperature generated by the heater
20 Т,, она пропорциональна мощности, выдел емой нагревателем, т.е,20 T, it is proportional to the power given off by the heater, i.e.
k . R«k. R "
т - тt - t
X - № X - No.
(1)(one)
25 где25 where
k - коэффициент пропорционaльнocтиjk - coefficient of proportionality j
UH и Rj, - соответственно напр жение на нагревателе и его сопротивление.UH and Rj, are respectively the voltage across the heater and its resistance.
30thirty
Дл получени линейной зависимости между выходным напр жением устройства , формируемым на выходе блока сравнени (входе блока извлечени квадратного кррн ), и тем- 35 (пературой Tj необходимо, чтобы Uj, и были св заны зависимостьюTo obtain a linear relationship between the output voltage of the device generated at the output of the comparator unit (the input of the square-cfc extraction unit) and the temperature of 35 (Tj requires that Uj be associated with
иand
КTO
иand
6W6W
(2)(2)
4040
Усилитель мощности, 9 необходим дл усилени сигнала с выхода блока 7 до уровн , достаточного дл работы нагревател , и может быть выполнен в виде повторител напр жени с усилением по току (т.е. в общем случае по мощности). Поскольку сопротивление нагревател должно быть неизменньм во времени и независимым от температуры, то блоки 8A power amplifier, 9 is necessary to amplify the signal from the output of block 7 to a level sufficient to operate the heater, and can be made as a voltage follower with current gain (i.e., in general, power). Since the resistance of the heater must be constant in time and independent of temperature, blocks 8
к 9 могут быть объединены и тогда схема цепи от;рицательной обратной св зи может быть выполнена в виде блока извлечени квадратного корн с усилителем мощности на выходе, To 9 can be combined, and then the circuit of the negative feedback can be made in the form of a square root extraction unit with an output power amplifier,
55 охваченных местной отрицательной обратной св зью, один из вариантов реализации которого представлен на фиг. 3.55 covered by local negative feedback, one of the options for the implementation of which is shown in FIG. 3
k . R«k. R "
- т- t
- № - №
(1)(one)
гдеWhere
k - коэффициент пропорционaльнocтиjk - coefficient of proportionality j
UH и Rj, - соответственно напр жение на нагревателе и его сопротивление.UH and Rj, are respectively the voltage across the heater and its resistance.
30thirty
Дл получени линейной зависимости между выходным напр жением устройства , формируемым на выходе блока сравнени (входе блока извлечени квадратного кррн ), и тем- 35 (пературой Tj необходимо, чтобы Uj, и были св заны зависимостьюTo obtain a linear relationship between the output voltage of the device generated at the output of the comparator unit (the input of the square-cfc extraction unit) and the temperature of 35 (Tj requires that Uj be associated with
иand
6W6W
(2)(2)
Усилитель мощности, 9 необходим дл усилени сигнала с выхода блока 7 до уровн , достаточного дл работы нагревател , и может быть выполнен в виде повторител напр жени с усилением по току (т.е. в общем случае по мощности). Поскольку сопротивление нагревател должно быть неизменньм во времени и независимым от температуры, то блоки 8A power amplifier, 9 is necessary to amplify the signal from the output of block 7 to a level sufficient to operate the heater, and can be made as a voltage follower with current gain (i.e., in general, power). Since the resistance of the heater must be constant in time and independent of temperature, blocks 8
к 9 могут быть объединены и тогда схема цепи от;рицательной обратной св зи может быть выполнена в виде блока извлечени квадратного корн с усилителем мощности на выходе,To 9 can be combined, and then the circuit of the negative feedback can be made in the form of a square root extraction unit with an output power amplifier,
охваченных местной отрицательной обратной св зью, один из вариантов реализации которого представлен на фиг. 3.covered by local negative feedback, one embodiment of which is shown in FIG. 3
.Блок извлечени квадратного корн (фиг. 3) содержит резисторы 10 и 11, соотношение которых задает значение коэффициента k, операционный усилитель 12, коэффициент усилени которого при. разомкнутой обратной св зи стремитс к бесконечности-, усилитель мощности 13 и квадратор 14, Усилитель мощности может -быть реализован на транзисторах по схе ме двухтактного усилител мощности, работающего в режиме эмиттерного повторител .The square root extraction unit (Fig. 3) contains resistors 10 and 11, the ratio of which specifies the value of the coefficient k, the operational amplifier 12, the gain factor of which at. open-loop feedback tends to infinity-, power amplifier 13 and quad 14, the power amplifier can be implemented on transistors according to the scheme of a push-pull power amplifier operating in the emitter follower mode.
Поскольку датчик теплового потока выполн ет роль нуль-индикатсфа теплового потока-(равенство нулю градиента температур по обе стороны чувствительного элемента датчика теплового потока), то нестабильность его параметров не вли ет на погрешность измерени . Чувствительность датчика теплового потока к градиентной разности температур може достигать сотых долей градуса, дрейф эквивалентного напр жени смещени современных усилителей посто нного тока - дес тые доли микровольта;, что даже при выходных ЭДС чувствительного элемента датчика, равных нескольким милливольтам, составл ет доли процента, а нестабильность сопротивлени нагревателей при использовании дл их создани манганина или константана достигает сотых долей процента при измененииSince the heat flux sensor performs the role of zero indicator of heat flux- (equality of temperature gradient on both sides of the sensitive element of the heat flux sensor), the instability of its parameters does not affect the measurement error. Sensitivity of the heat flux sensor to the gradient temperature difference can reach hundredths of a degree, the drift of the equivalent bias voltage of modern DC amplifiers is tenths of a microvolt; even if the output emf of a sensitive element of the sensor is several millivolts, it is the instability of the resistance of the heaters when used to create them manganin or constantan reaches hundredths of a percent when changing
температуры нагревател на сто градусов , т.е. результирующа -погрешность устройства может быть менее 0,1% при широком диапазоне измерений положительных температур. Погрешностью от рассеивани тепла в окружающее датчик пространство можно пренебречь, так как при такой конструкции датчика теплового потока краевые эффекты незначительны.heater temperatures of a hundred degrees, i.e. the resultant error of the device may be less than 0.1% for a wide range of measurements of positive temperatures. The error of heat dissipation into the space surrounding the sensor can be neglected, since with this design of the heat flow sensor, the edge effects are insignificant.
|Также пренебрежимо мала погрещность от изменени коэффициента усилени усилител 5, поскольку он охвачен глубокой отрицательной обратной св зью через элементы 6, 8 и 9.The negligence of the change in the gain of amplifier 5 is also negligible, since it is covered by deep negative feedback through elements 6, 8, and 9.
Погрешность блока извлечени квадратного корн 8 может быть незначительной при достаточно высо-, ких уровн х выходного сигнала усилител 5 и при реализации этогоThe error of the square-root extraction unit 8 may be insignificant at sufficiently high levels of the output signal of the amplifier 5 and when this is realized
устройства по схеме, изображенной на фиг. 3, определ етс погрешностью отношени резисторов 11 и 10, котора может быть ничтожно малой (сотые доли процента), и погрешкостью квадратора, котора может быть меньше 0,1%.devices according to the scheme shown in FIG. 3, the error in the ratio of the resistors 11 and 10, which may be negligibly small (hundredths of a percent), and the quad error, which may be less than 0.1%, are determined.
33
иВыкand wyk
UtMUtm
UHUh
Составитель В. Куликов Редактор 0. Колесникова Техред И.Асталош Корректор В. Синицка Compiled by V. Kulikov Editor 0. Kolesnikova Tehred I.Astalosh Corrector V. Sinitska
Заказ 8517/42Тирйж 896 ПодписноеOrder 8517 / 42Tirizh 896 Subscription
ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee
по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Branch PPP Patent, Uzhgorod, st. Project, 4
11eleven
тt
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843762498A SU1204967A1 (en) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | Device for measuring temperature |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843762498A SU1204967A1 (en) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | Device for measuring temperature |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1204967A1 true SU1204967A1 (en) | 1986-01-15 |
Family
ID=21127383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843762498A SU1204967A1 (en) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | Device for measuring temperature |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1204967A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2622486C1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-06-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Device for measuring the temperature |
-
1984
- 1984-07-02 SU SU843762498A patent/SU1204967A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент US № 3256734, кл. 73-193, опублик. 1966. Патент US 3321974, кл. 73-359, опублик. 1967. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2622486C1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-06-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Device for measuring the temperature |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Szajda et al. | A low noise, high resolution silicon temperature sensor | |
US4109196A (en) | Resistance measuring circuit | |
KR910001360A (en) | Heated Air Flow Meter | |
SU1204967A1 (en) | Device for measuring temperature | |
US4930134A (en) | Precision temperature sensor | |
US4090071A (en) | Photometric instrument with thermoelectric control of a photovoltaic semiconductor detector | |
SU847070A1 (en) | Device for measuring temperature | |
US3478588A (en) | Cardiac output meter | |
RU2165600C2 (en) | Temperature meter | |
SU1052975A1 (en) | Device for measuring gas concentration | |
SU1589079A1 (en) | Device for measuring temperature | |
RU2069329C1 (en) | Method of determination of gas pressure and device for its implementation | |
SU1456789A1 (en) | Heat flowmeter | |
SU758022A1 (en) | Device for temperature compensation of hall sensors | |
SU1167450A1 (en) | Pulsed thermal noise thermometer | |
JPS5848597Y2 (en) | Reference junction compensation circuit | |
RU9313U1 (en) | DETECTING DEVICE | |
RU2017089C1 (en) | Method of temperature measurement | |
SU1247676A1 (en) | Device for measuring temperature difference | |
SU987417A1 (en) | Device for measuring temperature | |
SU1492226A1 (en) | Photodetector | |
SU1767359A1 (en) | Temperature meter | |
JP2024108233A (en) | Temperature Sensor Device | |
JPH06109510A (en) | Thermal flowmeter | |
JPS636829B2 (en) |