SU1204967A1 - Device for measuring temperature - Google Patents

Device for measuring temperature Download PDF

Info

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
Application number
SU843762498A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Аркадиевич Геращенко
Татьяна Георгиевна Грищенко
Леонид Викторович Гурьянов
Юрий Павлович Золотаренко
Владимир Иванович Зорий
Владимир Иванович Пуцыло
Орест Иванович Чайковский
Original Assignee
Институт технической теплофизики АН УССР
Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
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 Институт технической теплофизики АН УССР, Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола filed Critical Институт технической теплофизики АН УССР
Priority to SU843762498A priority Critical patent/SU1204967A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1204967A1 publication Critical patent/SU1204967A1/en

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)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее датчик теплового потока с нагревателем, контактирующим через теплопроводную пластину с чувствительным элементом датчика теплового потока, соединенным с входом усилителя, усилитель мощности, выход которого подключен к нагревателю, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок извлечения квадратного корня, источник опорного напряжения и блок сравнения, входы которого соответст· венно соединены с выходами усилителя и источника опорного напряже- 9 ния, а выход через блок извлечения квадратного корня - с входом усилителя мощностиTEMPERATURE MEASUREMENT DEVICE, comprising a heat flux sensor with a heater in contact with a heat flux sensor sensing element connected to an amplifier input, a power amplifier, the output of which is connected to a heater, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, a square root extraction unit, a reference voltage source, and a comparison unit, the inputs of which are respectively connected to the outputs of the amplifier and the reference voltage source, are introduced into it; exit through the square root extraction unit - with the input of the power amplifier
SU843762498A 1984-07-02 1984-07-02 Device for measuring temperature SU1204967A1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US № 3256734, кл. 73-193, опублик. 1966. Патент US 3321974, кл. 73-359, опублик. 1967. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)