SU481796A1

SU481796A1 - Method for measuring temperature in natural conditions

Info

Publication number: SU481796A1
Application number: SU1871868A
Authority: SU
Inventors: Николай Демьянович Юша; Юрий Андреевич Попов
Original assignee: Новосибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства
Priority date: 1973-01-08
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1975-08-25

Description

.1.one

Изобретение относитс к области измерв ни темп1ературы различных сред (воды, грунта а г. а,} в натурных услови х с помоадью термометра сопротивлени и моста Витстона.The invention relates to the field of measuring the temperature of various media (water, soil, and a, a) under natural conditions with the aid of a resistance thermometer and Whitstone Bridge.

В виду большой точности метод измере .нй температуры с помощью термометра ссшрютивпеии н моста Витстона широко исш«1ьзуетс в промьшшенности дл температурных измерений, Мост Витстона при этом находитс , как правило, в стационарных нормальных температурных услови х (2О+5 С). Однако часто возникает необходимость в использовании этого метода иэмерени в полевых услови х, например при инженерных изыскани х, геокриологических исследовани х грунтов и т. д., где мост Витстона должен находитс а услови х (юременной температуры окружающего воздуха (от -40 до +4О С). В этом случае возникает дополнительна трудноучитываема температурна погрешность моста ВитстонаIn view of the high accuracy, the temperature measurement method using the Whitston Bridge's thermometer and its widely used equipment is widely used in temperature measurements, and the Whitstone Bridge is, as a rule, under stationary normal temperature conditions (2 0 + 5 C). However, it is often necessary to use this method in field conditions, for example, in engineering surveys, geocryological studies of soils, etc., where the Whitstone Bridge must be in conditions (temporary ambient temperature (from -40 to + 4 ° C) C) .In this case, the additional difficult-to-read temperature error of the Whitston Bridge arises.

Известны способы компенсации температурной погрешности моста, основанные на использовании специальных компенсирующих Known methods of compensating for the temperature error of the bridge, based on the use of special compensating

устройств. Компенсирующее устройство состоит либо из термопары с линейной характеристикой , либо из полупроводников. Термопарный компенсатор включаетс последовательно в цепь гальванометра. Термопарный и полупроводниковый компенсаторы должны находитьс в тех же температурных услови х , в KatcBx наход тс плечевые резисторы моста. Однако каждый плечевой резистор И1леет СБОЙ индивидуальный тепловой режиам , поэтому исключить полностью температурную погрешность моста с помощью термопарных и полупроводниковых компенсаторов практически невозможно. Этому мешает еще и то, что плечевые резисторы,devices. The compensating device consists of either a thermocouple with a linear characteristic or semiconductors. A thermocouple compensator is connected in series to a galvanometer circuit. Thermocouple and semiconductor compensators must be in the same temperature conditions, the shoulder resistors of the bridge are in KatcBx. However, each shoulder resistor I1LEET fails individual heat modes, therefore, it is almost impossible to eliminate the full temperature error of the bridge using thermocouple and semiconductor compensators. This is also hampered by the fact that shoulder resistors

полупроводники и термопары имеют совершенно различную тепловую инерцию. В виду указанных недостатков компенсаторы не нашли практического примерени дл компенсации температурной погрешности измерительных Мостов.semiconductors and thermocouples have completely different thermal inertia. In view of these drawbacks, compensators did not find a practical test to compensate for the temperature error of the measuring bridges.

Предлагаемый способ учета температурьной погрешности моста при измерении температуры различных сред (грунта, вод иThe proposed method of taking into account the temperature error of the bridge when measuring the temperature of various media (soil, water and

T. д.) в натурных услови х основан на уче- j те температурного состо ни всех рлечевы резисторов, участвующих в измерении сопр тивлени термометра на момент его измер ни . Этого достигают путем последовательHoio измерени термометра сопротивлени и эталонного термостатированного резистор Фиг. 1 и 2 по сн ют предлагаемый спо соб. Равновесие моста Витстона выражаетс уравнением Rji Rf ,л Rt На ;Дл случа измерени сопротивлени термо метра р1 в натурных услови х это отношение примет вид RI fn Ri - IT где Nt - отсчет показани моста (т, е. ); :Rt - сопротивление термометра. При измерении сопротивлени эталонного резистора ft э натурных услови х бу дем иметь Э Rj Ra 1де IN э - отсчет показани моста; л - сопротивление эталонного рези- 5 стора. Так как за короткий промежуток времени (1-2 мин) последовательного измере , ни сопротивлени термометра и эталонного резистора тегшовой режим . моста су шественно не изменитс , а следовательно, не изменитс и отношение можно прин ть посто нным. Поэтому правы части равенства (2) и (3) будут равны, а следовательно, и их левы.е части тоже буду равны. На основании равенства выражений (2) и (3) можно определить истинное значение сопротивлени термометра из выраже ни JH Na , .. Откуда сопротивление термометра В t бу дет равноо, п И . Таким образом, благодар использованию термостатированного эталонного сопроччшленк , можно определить удельную температурную погрешность моста на единицу измер емого сопротивлени и вычислить истинное значение сопротивлени термометра . С целью достижени большей точности измерени к вычислени согфотивлени термометра значение сопротивлени эталонного резистора необходимо брать по возможности близким (10+20%) к значению сопротивлени термометра, . В этом случае в измерении термометра и эталон ног-о резистора будут участвовать одни и те же плечевые резисторы моста, что позвол ет определить температурную погрешность моста с высокой степенью точности. Последовательность измерени сопрот1шлени термом eTfja и эталонного резистора может быть любой. Однако важно, чтобы промежуток времени между измерением сопротивлени термометра и эталонного резистора был по возможности меньшим. В отдельных случа х можно рекомендовать измер ть эталонные резистор дважды перед измерением термометра и после его измерени , ч-го позволит еще более точно определить истинное значение термометра сопротивлени . Такую последовательность следует примен ть в первый период работы измерительного моста после резкой перемены температуры окружающего воздуха j (при перемещении из помешенкл на откры ты-й воздух и т. п.}, когда температурна погрешность растет исключительно быстро (см. фиг. 2). Придлительно пребьшании моста в определенной температуре измерение сопротивлени эталонного резистора можно производить после измерени нескольких термометров. Эталонный резистор можно термостати-; ровать разл1гчными способами в том числе и по принципу термостатировани холодных спаев термЪпар. В виду того, что этало11ны.й резистор представл ет единое целое, его можно /термокомпенсировать с помощью ролупро- I водникового терморезистора. Таким образом, использование предла гаемого способа учета температурной пс(- грешности моста при измерении темпера.- тур сред в натурных услови х позвол ет: а) измер ть температуру различных сред с помощью термометра сопротивлени и моста Внтстона в услови х измен ющейс температура, окружающего воздуха; б)значительно увеличить точность из- Мерени ; в)использовать различные типы измерительных мостов без их предварительной градуировки на отрицательные температуры ,i Предмет изобретени Способ измерени температуры в натурных услови х с помопшю термометра сопротивлени и моста Витстона путем сравнени услови равновеси моста при эталонном термостабшшзированном резисторе и термометре сопротивлени , о т- и ч а ю щ и и с тем, что, с целью исключени температурной ногрецпюсти моста Витстона, производ т поочередное измерение сопротивлений эталонного те1 мостабилизированного резистора и терме- |T. e.) Under natural conditions is based on taking into account the temperature state of all the resistors involved in the measurement of the resistance of the thermometer at the time of its measurement. This is achieved by following the measurement of a resistance thermometer and a reference thermostated resistor. FIG. 1 and 2, the proposed method is omitted. The equilibrium of the Whitstone bridge is expressed by the equation Rji Rf, l Rt On; For the case of measuring the resistance of the thermometer p1 under natural conditions, this ratio will take the form RI fn Ri - IT where Nt is the counting of the bridge reading (t, e); : Rt - thermometer resistance. When measuring the resistance of the reference resistor ft under natural conditions, we will have R Rj Ra 1de IN e - the readout of the bridge; l is the resistance of the reference resistor. Since for a short period of time (1-2 minutes) a consecutive measurement, neither the resistance of the thermometer and the reference resistor has a tag mode. the bridge does not change fundamentally, and therefore, does not change and the attitude can be assumed to be constant. Therefore, the right parts of equality (2) and (3) will be equal, and, consequently, their left parts will be equal too. Based on the equality of expressions (2) and (3), it is possible to determine the true value of the resistance of the thermometer from the expression JH Na, .. From where the resistance of the thermometer B t will be equal, n I. Thus, by using a temperature-controlled reference point, it is possible to determine the specific temperature error of the bridge per unit of measured resistance and calculate the true value of the resistance of the thermometer. In order to achieve greater measurement accuracy in calculating the thermometer coherence, the resistance value of the reference resistor should be taken as close as possible (10 + 20%) to the resistance value of the thermometer,. In this case, the same shoulder bridge resistors will be involved in the thermometer measurement and the foot-on resistor standard, which allows determining the temperature error of the bridge with a high degree of accuracy. The sequence of measuring the resistance between the eTfja term and the reference resistor can be any. However, it is important that the time between measuring the resistance of the thermometer and the reference resistor is as short as possible. In some cases, it may be recommended to measure the reference resistor twice before measuring the thermometer and after measuring it, which will allow even more accurate determination of the true value of the resistance thermometer. Such a sequence should be applied in the first period of operation of the measuring bridge after an abrupt change in ambient air temperature j (when moving out of the room into open air, etc.), when the temperature error grows extremely rapidly (see Fig. 2). If the bridge stays at a certain temperature for a long time, the resistance of the reference resistor can be measured after measuring several thermometers. The reference resistor can be thermostatically combined using various methods, including the principle of thermostat. In view of the fact that this standard resistor is a single whole, it can be / thermally compensated using a roller-thermistor resistor. Thus, using the proposed method of taking temperature ps into account (- a tour of media in full-scale conditions allows: a) to measure the temperature of various media with a resistance thermometer and a Vntstone bridge under conditions of varying temperature of the surrounding air; b) significantly increase the accuracy of measurement; c) use different types of measuring bridges without prior calibration for negative temperatures; i Subject of the invention A method for measuring the temperature in natural conditions using a resistance thermometer and Whitstone bridge by comparing the equilibrium condition of the bridge with a reference thermostable resistor and resistance thermometer, о t and h and with the fact that, in order to exclude the temperature foot force of the Whitston bridge, an alternate measurement of the resistances of the reference te1 stabilized cut is taken Stora and terme- |

метра сопротивлени и на основании полуценных показаний моста Витстона н известном значении эталонного термостабилизированного резистора вычисл ют лети нее значение сопротивлени термомегра сопротивлени .resistance meter and, on the basis of the semi-valuable readings of the Whitston bridge and the known value of the reference thermostabilized resistor, the resistance value of the thermo-meg resistance is calculated.

RR

. 1. one