SU972260A1 - Device for measuring temperature - Google Patents
Device for measuring temperature Download PDFInfo
- Publication number
- SU972260A1 SU972260A1 SU802992167A SU2992167A SU972260A1 SU 972260 A1 SU972260 A1 SU 972260A1 SU 802992167 A SU802992167 A SU 802992167A SU 2992167 A SU2992167 A SU 2992167A SU 972260 A1 SU972260 A1 SU 972260A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- temperature
- voltage
- compensator
- output
- error
- Prior art date
Links
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(54) DEVICE FOR TEMPERATURE MEASUREMENT
1one
Изобретение относитс к измерению температуры электрическими методами, в частности к устройствам дл цифрового измерени температуры с коррекцией нелинейности характеристики первичного измерительного преобразовател .The invention relates to temperature measurement by electrical methods, in particular, to devices for digital temperature measurement with correction of non-linearity characteristics of a primary transducer.
Известно устройство дл измерени температуры , содержащее измерительный мост, в одно плечо которого включен термометр сопротивлени , усилитель разбаланса, реверсивный двигатель, причем три плеча моста образованы трем посто нными резисторами и включенными между ними двум реохордами , движки которых механически св заны между собой и двигателем 1.A temperature measuring device is known, which contains a measuring bridge, in one arm of which a resistance thermometer, an unbalance amplifier, and a reversing motor are connected, the three arms of the bridge being formed by three constant resistors and two rehords connected between them, the engines of which are mechanically connected to each other and the motor 1 .
Остаточна погрешность линейности этой схемы определ етс в основном классом точности моста. Это не дает возможности обеспечить достаточную точность измерени температуры.The residual error of the linearity of this circuit is determined mainly by the accuracy class of the bridge. This makes it impossible to ensure sufficient accuracy of temperature measurement.
Известен цифровой измеритель температуры , содержащий термоэлектрический термометр , подключенный к входу автоматического компенсатора посто нного тока, цифровой вольтметр, источник стабилизированного напр жени и два реохорда, св занные с основным реохордом компенсатора 2.A digital temperature meter is known, comprising a thermoelectric thermometer connected to the input of an automatic DC compensator, a digital voltmeter, a source of stabilized voltage, and two rheohords associated with the main rheochord of the compensator 2.
В указанном устройстве линеаризаци осуществл етс в цепи автоматического компенсатора, в которую включен цифровой вольтметр. Низка точность измерени температуры ограничена классом точности компенсатора и не позвол ет эффективно использовать цифровой вольтметр, класс точности которого выще. Это вл етс существенным недостатком устройства.In this device, linearization is performed in an automatic compensator circuit in which a digital voltmeter is connected. The low accuracy of temperature measurement is limited by the accuracy class of the compensator and does not allow the effective use of a digital voltmeter, which is higher than the accuracy class. This is a significant drawback of the device.
Известен также цифровой измеритель 10 температуры, содержащий термоэлектрический термометр, подключенный к входу автоматического компенсатора посто нного тока, цифровой вольтметр, источник стабилизированного напр жени и два реохорда, механически св занные с основным реохор 5 дом компенсатора, в котором цифровой вольтметр соединен с термоэлектрическим термометром через первую ветвь первого реохорда, втора ветвь которого соединена через второй реохорд и резистор с источником стабилизированного напр жени , A digital temperature meter 10 is also known. It contains a thermoelectric thermometer connected to the input of an automatic DC compensator, a digital voltmeter, a stabilized voltage source, and two terminals, mechanically connected to the main rehoor 5 of the compensator house, in which the digital voltmeter is connected to the thermoelectric thermometer via the first branch of the first rheochord, the second branch of which is connected through the second rheochord and the resistor with a source of stabilized voltage,
20 причем вывод термоэлектрического термометра , соединенный с первым реохордом, соединен с выводом источника стабилизированного напр жени , соединенного с второй ветвью первого реохорда 3.20 wherein the output of a thermoelectric thermometer connected to the first rheochord is connected to the output of a source of stabilized voltage connected to the second branch of the first rheochord 3.
В данном устройстве прин ты меры к снижению вли ни класса точности автоматического компенсатора посто нного тока на результирующую погрешность измерени температуры, однако точность измерени температуры недостаточна, что особенно сильно сказываетс при измерении температуры в широком диапазоне. Это обусловлено тем, что остаточна погрешность линейности равна нулю лишь при двух значени х температуры в пределах рабочего диапазона. Поэтому в широких температурных диапазонах остаточна погрешность линейности на промежутках между температурами полной компенсации возрастает до недопустимо больших значений, что вл етс серьезным недостатком устройства и ограничивает его функциональные возможности и область применени .In this device, measures are taken to reduce the effect of the accuracy class of the automatic DC compensator on the resulting temperature measurement error, but the accuracy of the temperature measurement is insufficient, which is especially pronounced when measuring the temperature over a wide range. This is due to the fact that the residual linearity error is zero only at two temperatures within the operating range. Therefore, over wide temperature ranges, the residual linear error on the intervals between full compensation temperatures increases to unacceptably large values, which is a serious drawback of the device and limits its functionality and field of application.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс цифровой измеритель температуры, содержаший термоэлектрический преобразователь, подключенный к одному из входов сумматора, выход которого через усилитель посто нного тоха соединен с входом аналого-цифрового преобразовател и автоматического компенсатора посто нного тока, п формирователей корректируюшего напр жени , каждый из которых состоит из двух пар реохордов, движки которых механически св заны с движком реохорда автоматического компенсатора посто нного тока и электрически попарно соединены между собой, а движки выходных реохордов электрически соединены с крайним выводом iiepBoio из нары выходных реохордов и с последовательно соединенными источником посто нного стабилизированного напр жени , добавочным резистором, двум токозадаюшими реохордами и вторым выходным реохордом 4.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is a digital temperature meter containing a thermoelectric converter connected to one of the inputs of the adder, the output of which is connected to the input of an analog-digital converter and an automatic compensator of direct current through an amplifier of constant current corrective voltage, each of which consists of two pairs of reichords, the engines of which are mechanically connected with the engine of the automatic grid The DC compensator and electrically in pairs are interconnected, and the output motors of the output rheochords are electrically connected to the extreme iiepBoio output from the banks of the output rheochords and to the series-connected constant-voltage source, an additional resistor, two current-supplied resistors and the second output rheochord 4.
Однако известное устройство характеризуетс недостаточной надежностью и точностью измерени .However, the known device is characterized by insufficient reliability and accuracy of measurement.
Цель изобретени - повышение точности , надежности и упрощени устройства.The purpose of the invention is to improve the accuracy, reliability and simplification of the device.
Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве сум.матор выполнен с (п + 1) входами, к п входам которого подсоединены выходы п формирователей корректирующего напр жени .The goal is achieved by the fact that in the device the summattor is made with (n + 1) inputs, to the n inputs of which the outputs of the n voltage correction formers are connected.
На фиг. 1 показана структурна схе.ма устройства дл измерени температур; на фиг. 2 - схема одного из формирователей корректируюш,его напр жени ; на фиг. 3 - графики зависимостей напр жений, ЭДС и погрешности линейности до и компенсации от температуры.FIG. 1 shows the structural layout of a device for measuring temperatures; in fig. 2 is a diagram of one of the formers of a correction, its voltage; in fig. 3 - plots of voltage, emf and linearity errors before and compensation from temperature.
Устройство дл измерени те.чпературы содержит термоэлектрический преобразователь 1, автоматический компенсатор 2 посто нного тока, (п+1) входовой сумматор 3, усилитель 4 посто нного тока, аналого-цифровой преобразователь 5 с устройством индикации, формирователи 6-1...6-пThe device for measuring the temperature contains a thermoelectric converter 1, an automatic compensator 2 of direct current, (n + 1) input adder 3, an amplifier 4 of direct current, analog-to-digital converter 5 with a display device, drivers 6-1 ... 6 -P
корректируюпдего напр жени . Каждый формирователь состоит из двух пар реохордов, движки которых механически св заны с движком реохорда автоматического компенсатора 2 посто нного тока. Электрически движки реохордов попарно соединены между собой. Движки выходных реохордов 7 и 8 электрически соединены с крайним выводом первого из пары выходных реохордов 7 и с последователь ю соединенными источнико.м 9 посто нного стабилизированного напр жени , добавочным резистором 10, двум токозадающими реохордами 11, 12 и вторы.1 выходным реохордом 8. Противоположные крайние участки второго выходного реохорда 8 защищены от соприкосновени с движком реохорда изол ционнымиadjusting the voltage. Each driver consists of two pairs of reichords, the engines of which are mechanically connected with the engine of the automatic compensator 2 of a direct current. Electrically engines of reichords are pairwise connected to each other. The output resistor motors 7 and 8 are electrically connected to the extreme output of the first of a pair of output resistors 7 and with a series of connected constant constant voltage sources 9, an additional resistor 10, two current supplying resistors 11, 12 and sec. 1 output resistor 8. The opposite extreme areas of the second output rail 8 are protected from contact with the insulator
втулками (на фиг. 2 показаны в виде заштрихованных участков реохорда 8). bushings (in Fig. 2 are shown in the form of shaded sections of a reichord 8).
Принципиальные схемы всех формирователей корректирующего напр жени устройства одинаковы, однако между нимиThe schematic diagrams of all the device corrective voltage drivers are the same, but between them
Q имеютс конструктивные различи , состо щие в различной длине всех изол ционных втулок на реохордах 8-1...8-П. Промежуток между изол ционными втулками определ ет диапазон отклонений движка реохорда, в котором на выходе данного формировател имеетс корректирующее напр жение. Кроме того, дл всех формирователей различны параметры элементов схе.м -- ЭДС источников 9-1...9-п посто нпого стабилизированного напр жени и сопротивле}(ий добавочных резисторов 10-1 10-пQ there are constructive differences, consisting in different lengths of all insulating sleeves on reichords 8-1 ... 8-P. The gap between the insulating bushings determines the range of deviations of the slide motor of the reichord, in which there is a correction voltage at the output of this shaper. In addition, for all drivers, the parameters of the elements of the circuit. - EMF of sources 9-1 ... 9-p constant stabilized voltage and resistance} are different (iy additional resistors 10-1 10-p
Устройство д1,л из.мерени Г(мпе атуры работает следуюншм образомDevice D1, L, Measured G (MPA Atura works in the following way
Термо-ЭДС термоэ.лектричсгко j лреоб разовател 1 E(t) при посто нной температуре его свободных концов нелинейно завис ща от температуры его рабочего спа , подаетс на один из входов су.мматора 3, к остальным входам которогоподключены формирователи 6-1...6-П корректирующего напр жени . При любом значении температуры рабочего спа термоэлектрическогоThe thermo-emf of thermoelectric power j of the converter 1 E (t) at a constant temperature of its free ends is non-linearly dependent on the temperature of its working spa, fed to one of the dry matmat 3 inputs, to the remaining inputs of the formers 6-1. .6-P corrective voltage. At any temperature value of the thermoelectric working spa
0 термо.метра напр жени на выходе одного из формирователей отличны от нули, а на пр жени на выходах остальных п-1 формирователей равны нулю. Это обусловлено тем, что реохорды 8-1...8-П всех формирователей конструктивно выполнены таким образом , что изол ционные втулки оставл ют открыты.м дл движка реохорда участок, не перекрывающийс с аналогичны.ми участками других реохордов. Поэто.му график зависимостей корректирующих напр жений на выходах фор.мирователей от темпераvры рабочего спа тер.моэлектрического нрс образовател 1 (или от степени отклони и движков реохордов ot) имеет вид, ппк;Г(а1 ный на фиг. 36. Зависи.мость ныходнг).;) R; пр жени каждого и: фо)мирО1 ат ч-1-и ijii):ii, де.г етс параметрами элс.челл.л-, ei (j rsfv.u а именно значени ми ЭДС источника F посто нного стабилизи)(1н;1нног(1 н;1П|1-,.; ...:,ни и сопротивлении добавочного репм мч ра R10. .Аналитически зависимост), корр.ск0 thermal voltage meter at the output of one of the formers are different from zero, and for the voltage at the outputs of the other n-1 formers are zero. This is due to the fact that the reichords 8-1 ... 8-P of all the formers are structurally designed in such a way that the insulating sleeves leave the section that does not overlap with similar sections of other reichords for the slide motor. Therefore, the plot of corrective stress dependencies at the outputs of the formers from the temperatur of the working temperature of the thermal electric hpc of the former 1 (or from the degree of deflection and the sliders of the ot) looks like ppc; T (ay in Fig. 36. Dependency Nyodng);) R; the yarns of each u: pho) mirO1 at h-1 and ijii): ii, are determined by the parameters of the e-cell, ei (j rsfv.u, namely the values of the emf of the constant source F) (1H ; 1nog (1 n; 1P | 1 -,.; ...:, nor to the resistance of the additional replica of R10. Analytically dependent), the correspondent
тирующего напр жени дл первого формировател может быть записана в видеthe tiring voltage for the first driver can be written as
Г О npytoif, с 1G about npytoif, with 1
.. ,, ,.. ,, ,,
4(t)4 (t)
приat
Rio-i +Ro.(4-ot) . О при Х.2 - 3 где R - сопротивление между крайними выводами каждого из реохордов, О - отклонени двидека реохорда в условных единицах, соответствующие крайним точкам реохорда; otj 0, 1; , - отклонени движка реохорда в условных единицах, соответствующие границам изол ционных втулок на реохорде 8-1 (фиг. 2). Измерительный сигнал суммируетс с корректирующим напр жением и поступает на усилитель 4 посто нного тока. Усиленный измерительный сигнал подаетс параллельно на аналого-цифровой преобразователь 5 и автоматический компенсатор 2 посто нного тока, включенный в цепь обратной св зи устройства. Благодар тому, что на вход автоматического компенсатора поступает линеаризованный измерительный сигнал, движок реохорда автоматического компенсатора устанавливает св занные с ним движки реохордов формирователей корректирующего напр жени в положение, при котором на вход сумматора поступает необходимое корректирующее напр жение. Выбор нужного фор.мировател и установка корректирующего напр жени происход т, тлким образом, автоматически.Rio-i + Ro. (4-ot). O at X.2 - 3 where R is the resistance between the outermost leads of each of the reichords, O is the deviation of the dvorhede of the reichord in arbitrary units, corresponding to the extreme points of the reichord; otj 0, 1; , - deviations of the reichord engine in arbitrary units, corresponding to the boundaries of the insulating sleeves on the reichord 8-1 (Fig. 2). The measurement signal is summed with the correction voltage and supplied to the DC amplifier 4. The amplified measurement signal is fed in parallel to the analog-to-digital converter 5 and the automatic compensator 2 of direct current, included in the feedback circuit of the device. Due to the fact that the linearized measuring signal arrives at the input of the automatic compensator, the rheochord engine of the automatic compensator sets the associated rheochord engines of the correction voltage conditioners to a position at which the necessary correction voltage arrives at the input of the adder. The selection of the correct throttle and the setting of the correction voltage occurs, in a single way, automatically.
Лналшо-цифровой преобразователь 5 (.напжен устройством индикации, при помощи которого обеспечиваетс непосредственный отсчет результата из.мерени температуры в °С. Измерительна информаци в виде обычного двоично-дес тичного кода поступает в процессор дл дальнейшей обработки и анализа. Автоматический компенсатор 2, кроме основной функции (работы в системе линеаризации) выполн ет также вспомогательную функцию регистрации измерительной информации в виде непрерывной записи графика зависимости температуры на ленту.Digital-to-digital converter 5 (.pressed by a display device, with which a direct reading of the result of measuring temperature in ° C is provided. Measuring information in the form of a conventional binary-decimal code enters the processor for further processing and analysis. The automatic compensator 2, except the main function (work in the linearization system) also performs the auxiliary function of registering measurement information in the form of continuous recording of a plot of temperature on the tape.
Настройкой параметров Е 9-1 и R 10-1 каждого из формирователей корректирующего напр жени можно получить на его выходе напр жение, равное значению погрещности AU(t) при двух произвольно выбранных значени х температуры (фиг. 3). Таким образом, дл всего рабочего температурного диапазона устройства корректирующее напр жение равно значени м погрешности линейности AU(t) при 2п значени х температуры. Соответственно при 2п значени х температуры остаточна погрещность линейности устройства дл измерени температуры равна нулю.By setting the parameters E 9-1 and R 10-1 of each of the corrective voltage drivers, a voltage equal to the error value AU (t) can be obtained at its output at two arbitrarily selected temperature values (Fig. 3). Thus, for the entire operating temperature range of the device, the correction voltage is equal to the linearity error AU (t) at 2p temperature values. Accordingly, at 2p temperature values, the residual linearity error of the temperature measuring device is zero.
Это позвол ет достичь высокой степени линейности выходного напр жени устройства . Остаточна погрещность линейности устройства , таким образом, зависит исключительно от общего количества формирователей п корректирующего напр жени . Это дает возможность получить любое заранее заданное значение остаточной погрешностиThis allows a high degree of linearity of the output voltage of the device to be achieved. The residual fault of the linearity of the device, thus, depends solely on the total number of drivers and correction voltage. This makes it possible to obtain any predetermined value of the residual error.
5 линейности теоретически в сколь угодно широком диапазоне температуры, включив в устройство необходимое, число формирователей . Практически снижение остаточной погрешности линейности и расщирение рабочего диапазона устройства ограничены5 linearly theoretically in an arbitrarily wide temperature range, including the number of formers required in the device. Virtually reducing the residual linearity error and widening the operating range of the device is limited
0 увеличением вли ни погрещности от дискретности , однако этот порог лежит значительно ниже требуемых на практике значений остаточной погрешности.The increase in the influence of the discreteness error, however, this threshold is much lower than the residual error values required in practice.
Важнейшим преимуществом предлагаемого устройства дл измерени температуры,The most important advantage of the proposed device for measuring temperature,
5 кроме высокой точности измерени в щироком температурном диапазоне, вл етс независимость погрешности измерени от класса точности автоматического компенсатора посто нного тока. Это обусловлено тем, что автоматический компенсатор св зан5 In addition to the high measurement accuracy in the wide temperature range, the measurement error is independent of the accuracy class of the automatic DC compensator. This is due to the fact that the automatic compensator is connected
° лишь со схемой линеаризации и регистрации измерительной информации, поэтому его погрешность вли ет только на точность формировани корректирующего напр жени и точность записи. Степень вли ни Only with the linearization and recording circuit of the measurement information, therefore its error affects only the accuracy of the correction voltage generation and the accuracy of the recording. Degree of influence
, погрешности автоматического компенсатора на результирующую погрещность измерени температуры при помощи устройства , таким образом, определ етс отношением корректирующего напр жени к основному измерительному сигналу - ЭДС, the errors of the automatic compensator for the resulting error of temperature measurement with the help of the device are thus determined by the ratio of the correction voltage to the main measuring signal - the EMF
Q термоэлектрического преобразовател 1. Это отношение очень мало и составл ет величину пор дка единиц процентов. Поэтому собственна погрешность автоматического компенсатора входит в результируюшую погрешность измерени как величинаQ of the thermoelectric converter 1. This ratio is very small and is in the order of a few percent. Therefore, the intrinsic error of the automatic compensator is included in the resulting measurement error as
, второго пор дка малости. Это дает возможность использовать в устройстве автоматический самопишущий потенциометр низкого класса точности без ущерба дл погрешности измерени устройства.second order of smallness. This makes it possible to use a low-precision automatic recording potentiometer in the device without compromising the measurement error of the device.
Преимущественна область применени Primary application area
Q предлагаемого устройства - измерение и контроль температуры в производственных услови х при проведении различны. технологических процессов, требующих высокой точности и быстродействи контрол температуры, например при проведе5 НИИ технологических процессов диффузии, окислени , эпитаксии при производстве интегральных микросхем (диапазон до 1300°С).Q of the proposed device - measurement and temperature control in a production environment during the conduct of various. technological processes requiring high accuracy and speed of temperature control, for example, when conducting research institutes of technological processes of diffusion, oxidation, epitaxy in the production of integrated circuits (range up to 1300 ° C).
Внедрение предлагаемого устройства позволит получить значительный технико0 экономический эффект за счет повыщени процента выхода годных изделий и качественных характеристик изделий,The introduction of the proposed device will allow to obtain a significant technical and economic effect due to an increase in the percentage of usable products and quality characteristics of products,
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU802992167A SU972260A1 (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | Device for measuring temperature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU802992167A SU972260A1 (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | Device for measuring temperature |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU972260A1 true SU972260A1 (en) | 1982-11-07 |
Family
ID=20921612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU802992167A SU972260A1 (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | Device for measuring temperature |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU972260A1 (en) |
-
1980
- 1980-10-14 SU SU802992167A patent/SU972260A1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3688581A (en) | Device for correcting the non-linear variation of a signal as a function of a measured magnitude | |
| JPH0434800B2 (en) | ||
| JPS645360B2 (en) | ||
| US5121064A (en) | Method and apparatus for calibrating resistance bridge-type transducers | |
| JPH02136754A (en) | Method and apparatus for measuring fine electrical signal | |
| US3965414A (en) | Temperature compensated conductivity measuring system | |
| DE2806393A1 (en) | CIRCUIT FOR COMPENSATION OF TEMPERATURE INFLUENCES IN ELECTRICAL SENSORS OF NON-ELECTRICAL SIZES | |
| SU972260A1 (en) | Device for measuring temperature | |
| US2980852A (en) | Impedance measuring networks | |
| US3077775A (en) | Scanning apparatus | |
| SU870980A1 (en) | Device for measuring temperature | |
| SU922536A1 (en) | Digital temperature meter | |
| US2588564A (en) | Thermoelectrically balanced meter network | |
| SU872948A2 (en) | Strain gauge device | |
| USRE27103E (en) | Bridge circuit for determining the inverse of resistance | |
| SU920402A1 (en) | Device for measuring temperature | |
| US3087337A (en) | Direct reading resistance thermometer | |
| SU708174A1 (en) | Temperature difference measuring device | |
| SU979890A1 (en) | Digital temperature meter | |
| SU1177775A1 (en) | Method of determining location of cable insulation fault | |
| SU481793A1 (en) | Digital temperature measuring device | |
| SU983553A1 (en) | Measuring converter | |
| SU934258A1 (en) | Semiconductor strain-gauge transducer | |
| US4177423A (en) | Bridge circuits | |
| US2414190A (en) | Circuit arrangement for ratio meters |