SU922532A1

SU922532A1 - Device for measuring temperature

Info

Publication number: SU922532A1
Application number: SU802915367A
Authority: SU
Inventors: Вадим Николаевич Лапенко; Анатолий Иванович Берлев; Игорь Константинович Герасин
Original assignee: Московский институт электронной техники
Priority date: 1980-04-22
Filing date: 1980-04-22
Publication date: 1982-04-23

Description

() УСТРОЙСТВО дл ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ() DEVICE FOR MEASURING TEMPERATURE

1one

Изобретение относитс к темпера- , турным измерени м, а именно к устрой; ствам дл измерени температуры, в которых в качестве термопреобразовател используетс полупроводниковый диод.The invention relates to temperature measurements, namely to a device; temperature measuring stations in which a semiconductor diode is used as a thermal converter.

Известно устройство дл измерени температуры, содержащее полупроводниковый диод, включенный в измерительную схему, обеспечивающую измерение изменени падени напр жени на диоде в зависимости от изменени температуры 1.A device for measuring temperature is known, comprising a semiconductor diode included in a measurement circuit that measures the change in the voltage drop across a diode as a function of the temperature change 1.

Недостатком устройства вл етс низка точность измерени температуры , обусловленна нестабильностью измерительной схемы.The drawback of the device is the low accuracy of temperature measurement due to the instability of the measuring circuit.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство дл измерени температуры , содержащее в качестве термогтреобразовател полупроводниковый диод, генератор соединенный с модул тором и фазочувствительным детектором.The closest to the proposed technical entity is a device for temperature measurement, containing a semiconductor diode as thermal transducer, a generator connected to a modulator and a phase-sensitive detector.

источник напр жени , выход которого | через модул тор и преобразователь напр жение-ток подключен к диоду, индикатор .voltage source, the output of which | through the modulator and the voltage-current converter is connected to the diode, an indicator.

В этом устройстве сигнал с диода усиливаетс на переменном токе и далее детектируетс фазочувствительным детектором 2,In this device, the signal from the diode is amplified in an alternating current and further detected by a phase-sensitive detector 2,

Недостатком этого устройства вл етс низка точность измерени и A disadvantage of this device is low measurement accuracy and

10 мала разрешающа способность, ввиду того, что малым изменени м температуры соответствуют малые изменени сигнала на выходе фазочувствительного детектора, которые необходимо за15 фиксировать на фоне большого сигнала .10 is small in resolution because small changes in temperature correspond to small changes in the signal at the output of the phase-sensitive detector, which need to be fixed against the background of a large signal.

Цель изобретени - повышение точности измерени температуры.The purpose of the invention is to improve the accuracy of temperature measurement.

Поставленна цель достигаетс тем, The goal is achieved by

20 что в устройство введены вычитающий усилитель, интегратор и блок компенсации , первый вход которого соединен с выходом интегратора, второй вход 3 . 9 источником напр жени , .третий вход с выходом Модул тора, а выход соеди нен с первым входом вычитаюцего усилител , второй вход которого соединен с диодом, а выход через фазочувствительный детектор одключен ко входу интегратора, соединенного с индикатором, а также тем, что блок компенсации содержит первцй усилитель , вход которого соединен с первым резистором,, в цепь обратной св зи включен первый полевой транзистор , зашунтированный конденсатором, а выход соединен с затвором второго полевого .транзистора, исток и сток которого соответственно соединены с вторым резистором, подключенным к входу второго усилител с tpeтьим резистором в цепи обратной св зи. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит источник 1 на пр жени , модул тор 2, включающий в себ усилитель 3, ключ k и резисторы , преобразователь 8 напр жение-ток выполненный в виде усилител 9 с резистором 10 на входе, термо преобразов.атель - диод 11, вычитающи усилитель 12, фазочувствительный детектор 13, интегратор Н, блок компенсации 15 индикатор 16, генератор 17. Блок компенсации 15 содержит соответственно первый, второй и. резисторы 18-20, первый и второй усилители 21 и 22, первый и второй полевые транзисторы 23 и 2k, конденсатор 25. Устройство работает следующим образом . Опорное напр жение Ue с источника 1 напр жени поступает на первый вход модул тора 2, на другой вход ко торого с выхода генератора 17 поступает модулирующий сигнал. С выхода модул тора переменное напр жение через преобразователь8 напр жение-ток :поступает на диод 11., На диоде 11 возникает переменна составл юща напр жени , величина которой определ етс выражением:. Ki Lf Кд-Kj ) S, посто нна Больцмана; зар д электрона; измер ема температура; объемное сопротивление базы диода; 2 К, , К« коэффициенты передачи модул тора; крутизна преобразовател напр жение-ток. На входы блока 15 компенсации поступают сигналы с выхода источника 1 напр жени , модул тора 2, а также напр жение DM с выхода интегратора 1А. При использовании в блоке компенсации полевых транзисторов с одинаковыми параметрами, на его выходе бу- дет формироватьс напр жение U, пропорциональное величине .,, . I, U2 (K2-K,)(Kj-i-jj-r -U R, ,R Rj/Rj, Rj - соотгде К, ветственно величины сопротивлений резисторов 19, 20 и 18. На входы вычитающего усилител 12 поступают сигналы с диода и с выхода блока компенсации. Разностный сигнал с выхода усилител 12 поступает на фазочувствительный детектор 13, где происходит его детектирование, и Далее - на вход интегратора. В зависимости от того, кака величина больше - переменное напр жение на диоде или напр жение на выходе блока компенсации , происходит увеличение или уменьшение напр жени DM на выходе интегратора. Выходное напр жение интегратора поступает на первый вход блока компенсации и измен ет его коэффициент передачи таким образом, что уменьшает величину разностного сигнала усиливаемого усилителем до нул . При выполнении услови Kj S Яд напр жение на выходе интегратора , поступающее в блок компенсации и, соответственно, в индикатор, линейно зависит от измер емой температуры: , Т - Кл-т (3) Чувствительность устройства можно в широких пределах мен ть путем изменени величины резистора 18, а нуль отсчета шкалы можно измен ть путем изменени величины опорного напр жени , подаваемого на второй вход блока компенсации. Достоинством устройства вл етс то, что точность измерени температуры практически определ етс разбросом параметров пассивных элементов и не зависит от дрейфа усилител , фазомувствительного детектора.20 that a subtractive amplifier, an integrator and a compensation unit are introduced into the device, the first input of which is connected to the integrator's output, the second input 3. 9, a voltage source, a third input with the Modulator output, and an output connected to the first input of a subtractor amplifier, the second input of which is connected to the diode, and the output through the phase-sensitive detector connected to the input of the integrator connected to the indicator, as well as the unit Compensation contains the first amplifier, whose input is connected to the first resistor, the first field-effect transistor, which is shunted by a capacitor, is connected to the feedback circuit, and the output is connected to the gate of the second field-effect transistor, the source and drain of which are They are connected to the second resistor connected to the input of the second amplifier with a potential resistor in the feedback circuit. The drawing shows a block diagram of the device. The device contains a source 1 for voltage, a modulator 2, which includes an amplifier 3, a switch k and resistors, a voltage-current converter 8 made in the form of an amplifier 9 with a resistor 10 at the input, a thermal converter — a diode 11, a subtracting amplifier 12, phase-sensitive detector 13, integrator H, compensation unit 15, indicator 16, generator 17. Compensation unit 15 contains first, second and. resistors 18-20, first and second amplifiers 21 and 22, first and second field-effect transistors 23 and 2k, capacitor 25. The device works as follows. The reference voltage Ue from the voltage source 1 is fed to the first input of the modulator 2, to the other input of which from the output of the generator 17 a modulating signal is fed. From the output of the modulator, the alternating voltage through the converter 8 is voltage-to-current: it goes to diode 11. A variable component of voltage arises on diode 11, the value of which is determined by the expression :. Ki Lf Kd-Kj) S, Boltzmann constant; electron charge; measured temperature; volume resistance of the base diode; 2 К,, К «modulator transfer ratios; voltage-to-current slope. The inputs of compensation block 15 receive signals from the output of voltage source 1, modulator 2, and also voltage DM from the output of integrator 1A. When using field-effect transistors with the same parameters in the compensation unit, a voltage U will be formed at its output, proportional to the value. ,,. I, U2 (K2-K,) (Kj-i-jj-r -UR,, R Rj / Rj, Rj - respectively K, are validly the values of the resistances of resistors 19, 20 and 18. Signals from the diode are received at the inputs of the subtractor 12 and from the output of the compensation block. The differential signal from the output of amplifier 12 is fed to the phase-sensitive detector 13, where it is detected, and then to the integrator's input. compensation, there is an increase or decrease in the DM voltage at the integrator output. The integrator enters the first input of the compensation block and changes its transmission coefficient in such a way that it reduces the magnitude of the difference signal amplified by the amplifier to zero. linearly depends on the measured temperature:, T - CL-t (3) The sensitivity of the device can be varied over a wide range by changing the value of resistor 18, and the scale zero can be changed by changing the value of the reference value direct voltage supplied to the second input of the compensation unit. The advantage of the device is that the accuracy of temperature measurement is practically determined by the spread of the parameters of passive elements and does not depend on the drift of the amplifier, phase-sensitive detector.

изменени теплового тока диода и напр жени источника напр жени .changes in the thermal current of the diode and the voltage of the voltage source.

Наличие новых элементов в предлагаемом устройстве и видоизменение схемы устройства выгодно отличает его от известного устройства, так как позвол ет повысить точность измерени температуры, расширить сферу применени устройства.The presence of new elements in the proposed device and modification of the device circuit favorably distinguishes it from the known device, as it allows to increase the temperature measurement accuracy, to expand the scope of the device.

Claims

1. A temperature measuring device containing a semiconductor diode as a thermal converter, a generator connected to a modulator and a phase-sensitive detector, a voltage source whose output through the modulator and voltage-current converter is connected to a diode And in order to improve the accuracy of temperature measurement, a subtractive amplifier, an integrator and a compensation unit are introduced into it, the first input of which is connected to the integrator output, the second input - to the voltage source, t This input is connected to the modulator output, and the output is connected to the first input of the subtracting receiver and its second input is connected to the diode, and the output /) is connected to the input of the integrator connected to the indicator via a phase-sensitive detector.

2. The device according to claim 1, characterized in that the compensation unit comprises a first amplifier whose input is connected to the first resistor, the first field-effect transistor, which is bridged by a capacitor, is connected to the feedback circuit, and the source and drain are connected to the gate. which are respectively connected to the second by a resistor connected to the input of the second amplifier with a third resistor in the feedback circuit.

I.

Information sources,

taken into account in the examination

1. Ruled. Semiconductor temperature sensor and its comparison with other types of temperature sensors. Electronics, 1975, t. KB, Vf 6,

with. 39

2. US patent number 3812717,

cl. 73-362, published. 197 (prototype).