SU767565A1 - Шумовой термометр - Google Patents

Description

(54) ШУМОВОЙ ТЕРМОМЕТР

1

Изобрет ение относитс  к области температурных измерений, а именно шумовой термометрии.

Известны шумовые термометры дл  измерений средних и.высоких температур , содержащие датчик температуры , выполненный в виде резистора, усилитель теплового шума, квадратичный детектор и регистрирующий прибор 1 и 2J.

Недостатком этих термометров  вл етс  низка  точность измерени  температуры.

Из известных термометров наиболее близким по технической сущности  вл етс  шумовой термометр, содержащий датчик температуры, наполненный в виде резистора, широкополосный усилитель, соединенный с квадратичным детектором, операционный усилитель с резистором обратной св зи, подключенный к регистратору 3,

В этом шумовом термометре имеетс  компенсатор собственных шумов усилител , а датчик температуры состоит из двух идентичных резисторов, один из которых подключен к входу широкополосного усилител , а второй совместно с операционным усилителем, охваченным резистором обратной св зи,

компенсирует вли ние изменени  сопротивлени  датчика температур т.

Однако этот шумовой термометр не обеспечивает высокой точности измерени  температуры вследствие наличи  аддитивной погрешности,вызванной дрейфом нул  квадратичного детектора и компенсатора собственных шумов- усилител , а также изменением

10 напр жени  собственных шумов усилител  под действием температуры и других дестабилизирующих факторов окружающей среды.

Кроме того, применение двухэлементного резистивного датчика температуры приводит к необходимости дополнительной градуировки шумового термометра при смене датчика, в противном случае возникает инстру20 ментальна  погрешность из-за различных значений сопротивлени  резисторов и их температурных коэффициентов .

Целью изобретени   вл етс  повы25 шение точности измерени  температуры .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в шумовой термометр введены коммутатор, ключ, запоминающее устройство и интегратор, вход кото30

рого соединен с выходом квадратичного детектора, а выход через запоминающее устройство соединен с регистратором, причем датчик температуры соединен через коммутатор .с входом широкополосного усилител , входом операционного усилител  и выходом запоминающего устройства, соединенного через ключ со бходом интегратора.

Блок-схема шумового термометра приведена на чертеже.

. Шумовой термометр содержит датчик 1 температуры, выполненный в BHite резистора, последовательно соеди ненНыё широкополосный усилитель2 , квадратичный детектор 3, интегратор 4, запоминающее устройство 5, операционный усилитель б с резистором 7. обратной св зи, регистратор 8,. ключ 9, соедин ющий вход запоминающего у тройства 5 со входом ицтегратора 4, коммутатор

10,включающий в себ  ключи 11 и 12, соедин ющие через датчик 1 выход запоминающего устройства. 5,со входом операционного усилител  б, ключи 13 и 14, соедин ющие датщш

1 с входами широкополосного усилител  2, и ключ 15, соедин ющий в}соды широкополосного усилител  2,

Шумовой термометр работает еледующим образом, ..„..,..

В первом такте работы устройства ключи 9, 11, 12, 13, 14 разомкнуты а ключ 15 замкнут. При этом напр жение собственных шумов усилител  2 поступает на квадратичный детектор 3 и усредн етс  интегратором 4. После первого такта интегрировани  t, н выходе запоминающего устройства 5 формируетс  напр жение

. )--| (с- Ug.),( .-i ,.,.-, где ишс средний квадрат напр жени  собственных шумов усилител  Ugf - напр жение дрейфа нул  квадратичного детектора и интегратора; t - врем  первого такта интегрировани ; - посто нна  времени пр мого тракта инт,егрировайи . Во втором такте работы устройства ключи .

11,12, 15 разомкнуты, а ключи 9, 13, 14 замкнуты. При это;м тепловой шум резистора 1 усиливаетс  широкополосным усилителем 2, а выход Запоминающего устройства 5 подключен ко входу интегратора 4,

Йосле второго такта йнтегрироваг ни  bi на выходе запоминающего устройства 5 при выпЬЛнении условий t-i i t и t-i trj, формируетс  напр жение

Цг-|;1 й Н ьф- « где U - средний квадрат напр жени 

теплового шума;

- посто нна  времени обратного тракта интегрировани .

Согласно теоремы Найквистаг

5 (3)

где k. - посто нна  .Больцмана; Т термодинамическа  температура; л - полоса частот, в которой измер етс  тепловой шум; R - сопротивО ление датчика.

В третьем такте работы устройства ключи 9,13,14 разомкнуты, ключи 11 и 12 замкнуты..

При подаче среднего квадрата

5 значени  напр жени  теплового шума с выхода запоминающего устройства 5 через резистор 1 на вход усилител  б на его выходе устанавливаетс  пр мопропорциональное измер емой

0 температуре t :

,-.СТ, (4)

где R - сопротивление резистора 7

Ьо

5 обратной св зи, ,

ti

константа, котора  определ етс  в результате первоначальной градуировки регистрирующего прибора и фиксируетс  резистором 8, показани 

и которого пр мопропорциональны температуре датчика.

Использованиеновых элементов: интегратора, запоминающего устройства и ключей, выгодноотличает предлагаемый щумовой термометр от прототипа, так как уменьшаетс  аддитивна  составл юща  погрешности, в результате чего, в несколько раз

Q повышаетс  точность измерени , а также снижаютс  требовани  к типу датчика и технологии его изготовлени , а также услови ;м эксплуатации термометра,что позвол ет расширить

С Сферуприменение шумового термометра .

Claims (3)

1.Патент CUR 3878723,

кл. G Oi К 7/30, опублик. 1975.

2.Патент Великобритании / 1406770, кл. G 01 К 7/30, опублик. 1975.

3.Авторское свидетельство СССР по за вке М 2475673/18-10,

кл, G 01 К 7/30, 1977 (прототип).