Устройство для дистанционного измерения температуры
Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений за счет уменьшения погрешности изменения сопротивления проводов линии связи. Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления и вторичный прибор 2, снабженный стабилизированным источником 3 тока и операционным усилителем 4, к выходу которого подключен узел 6 представления информации. Во вторичный прибор 2 дополнительно введены операционный усилитель 7 и регулируемый источник 9 стабилизированного напряжения. При этом коэффициент усиления операционного усилителя 7 равен отношению общего сопротивления двух проводов линии связи к сопротивлению участка проводника линии связи от точки подсоединения к нему дополнительного проводника до операционного усилителя 4. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
А1
„,SU„„1571426 (51)5 G 01 К 7/16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4365738/24-10 (22) 19.01,88 (46) 15.06.90. Бюл, 1Ф 22 (7!) Специальное проектно-конструкторское бюро "Проектнефтегазспецмонтаж (72) В.P.Àíäðèàíîâ (53) 536.5(088.8) (56) Заявка Франции N - 2295402, кл. G 01 К 7/16, опублик. 16,07.76.
Авторское свидетельство СССР
У 1500861, кл. С 01 К 7/16, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО
ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобрьтение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений эа счет уменьшения погрешности изменения сопротивления прово2 дов линии связи. Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления и вторичный прибор 2, снабженный стабилизированным источником 3 тока и операционным усилителем 4, к выходу которого подключен узел 6 представления информации. Во вторичный прибор 2 дополнительно введены операционный усилитель 7 и регулируемый источник 9 стабилизированного напряжения.
При этом коэффициент усиления операционного усилителя 7 равен отношению общего сопротивления двух проводов линии связи к сопротивлению участка проводника линии связи от точки подсоединения к нему дополнительного проводника до операционного усилителя 4. 1 э.п. ф-лы 2, ил.
157142б
Изобретение относится к термометрии, а точнее к устройствам для дистанционного измерения температуры с помощью термопреобразователей сопро5 тивления, соединяемых со вторичными приборами проводными линиями связи.
Цель изобретения — повышение точности компенсации изменения сопротивления проводов линии связи.
На фиг.1 приведена функциональ., ная схема устройства; на фиг. 2 — ли нияя связи, вариант. (Устройство содержит термопреобра зователь 1 и вторичный прибор 2, снабженный стабилизированным источником 3 тока и операционным (дифференциальным) усилителем 4, один из входов которого (например неинвертирующий) подсоединен к выходу стабилизованного источника 3 тока и через линию 5 связи с термопреобразователем
1 сопротивления, Выход операционного усилителя 4 подсоединен ко входу узла б представления информации, в качестве которого может быть применен, например, вольтметр со стрелочным индикатором.
Второй вход операционного усилителя 4 (в данном случае инвертирую- 30 щий) подсоединен к выходу второго операционного усилителя 7, первый вход которого (в данном случае неинвертирующий) подсоединен дополнительным проводником 8 к проводу линии 5, связи, соединяющему термопреобразователь 1 сопротивления с общими шинами операционных усилителей 4 и 7.
Второй вход операционного усилителя 7 подсоединен к выходу регулируе- 40 мого стабилизированного источника 9 напряжения.
Порядок подсоединения входов операционных усилителей 4 и 7 к соответствующим элементам устройства может 45 быть изменен на обратный, т.е. неинвертирующий входы могут быть подсоединены вместо инвертирующих и наоборот (в обоих усилителях одновременно).
Линия 5 связи и дополнительный, проводник 8 могут быть выполнены в виде соединенных между собой двух от-. резкой кабеля 10 и 11, первый из которых содержит две жилы, а второй три 55 жилы, При этом две жилы трехжильнога отрезка кабеля 11 соединены с двумя жилами двухжильного отрезка кабе" ля 10 (продолжают их) и служат для соединения термопреобразователя сопротивления 1 са вторичным прибором
2, а третья жила трехжильного кабеля 11 подсоединяет промежуточную точку К провода, соединяющего термопреобразователь 1 сопротивления с общими шинами операционных усилителей 4 и 7 с первым входом операционного усилителя 7.
Устройство работает следующим образом, На неинвертирующем входе операционного усилителя 4 имеется напряжение Н<, величина которого определяется соотношением
U,(><,+r«> х=(а„(>+a, т„,„>+ где Кт,ㄠ— соответственна величины сопротивлений термопреобразователя и линии связи
Ròî,ã„ñ<> — то же,.при температуо . — ре 0 С;
Кт, К <(, — температурные коэффициенты сопротивления соот-. ветственно термопреобразователя и линии связи;
Т,> >, — измеряемая температура;
Т, — температура среды, окружающей линию связи; — ток в цепи термопреобразователя сопротивле> ния.
На инвертирующем входе операционного усилителя 4 имеется напряжение
U< определяемое соотношением где Б =т„ I — - напряжение на неинверк ->< тирующем входе операционного усилителя 7, равное падению напряжения за счет тока I на сопротивлении г участка проводника линии связи 5 от промежуточной точки Х до общей шины операционного усилителя 4; — напряжение на выходе
0 источника стабилизированного напряжения 9;
Кт — коэффициент усиления усилителя 7.
На выходе операционного усилителя 4 будет иметься напряжение, определяемое соотношением
1571426 б следней уменьшается сопротивление участка линии связи, на котором образуется напряжение компенсации температурной погрешности, а следова5 тельно, уменьшается и величина указанного напряжения. Очевидно, что для устойчивой работы устройства величина этого напряжения должна быть существенно больше напряжения помех на входе операционного усилителя 7. Это условие выражается соотношением:
5 п„,„=е,-т,-(к.<>в, т„,„>+
-(U„+U0 ) Ky (3)
Выражая сопротивление участка линии связи от точки X до вторичного прибора как часть общего сопротивления линии связи г>< > |лс е (4) где РС 0,5 — безразмерная величина, соотношение (3) можно преобразовать к виду
>>выл =IRòo
P fr hc (1+ <> лс T с ) J I K7 о n<: rлсо То I(1 / К7) Uî
+ о т 1 то Т>> м ° (5) 5U»и„, Из полученного соотношения (5) следует, что при легко выполнимых условиях
7 (6) (10) > 1)>< г>«> <> nc T T» э
U1>bi>< т R o T ll>» (8) 30 т. е, напряжение на выходе операционного усилителя 5 будет зависеть только от измеряемой температуры, Это напряжение поступает на вход узла 6 представления информации, где преобразуется к .виду, удобному для восприятия, например, в показания стрелочного индикатора со шкалой, отградуированной в градусах Цельсия.
Условие, выражаемое соотношением
1 (Ь) легко выполняется за счет изменения величины напряжения U, на выходе источника 9 стабилизированного напряжения (операции установки нуля), 45
Условие, выражаемое соотношением (7), также легко выполняется за счет выбора величины коэффициента усиления К операционного усилите.—
ЛЯ 7в
Для этого необходимо знать величину параметра 3 =, которая загх
rhc висит от выбора положения точки Х подсоединения к линии связи дополни- 55 тельного проводника.
Чем меньше величина этого параметра, тем меньше длина дополнительного проводника, однако с уменьшением поглс<> <>(Лс а -ос о с<т где ДТ„ м — изменение измеряемой температуры, эквивалентное изменению температуры среды, окружающей линию сВЯзи, на величинУ ЬТ с .
Принимая укаэанное изменение измеряемой температуры Т „,лл за предел допускаемой температурной погрешности, вызываемой изменением температуры окружающей линию связи среды, из (9), (10), (11) получим: глсо
Un (13), Т R<> с< т Т и м .К =1 (7) соотношение (5) преобразуется к виду где йЦ < — изменение падения напряжения на участке линии связи с сопротивлением г>< при минимальном изменении -емпературы окружающей среды, которое нужно учитывать;
U — напряжение помехи, приведенное ко входу операционного усилителя 7.
Величина ВБ может быть выражена соотношением где г.„ — сопротивление участка линии связи от точки Х до вторичного прибора при 0 С; с Т вЂ” минимальное изменение темпе. ратуры Окружающей линию связи среды, которое необходимо учитывать.
Величина b.Т может быть определена из следующих соображений. ОчевидНО, ЧТО ПРИ ДВУХПРОВОДНОИ ЛИНИИ СВЯЗИ вызываемое изменением температуры окружающей среды изменение сопротивления линии связи эквивалентно такому же изменению сопротивления преобразователя. Это выражается соотношением
1571426
10-4 В гасо 3 10 А 2 10 Ом 4 10 0,2
Принимая, например, U„=0,1 мВ (возможный температурный дрейф для
1 рецизионного интегрального операцион ного усилителя 153УД5 в диапазоне температур от 1О до 30 С), 1=3 мА
Можно принять $ =0,1;
1 (В таком случае К. = — =10), Это означает, что длина дополнительного проводника должна в данном, случае составлять 0,2 длины линии . 15 связи.
Важно отметить, что при этом достигается практическое отсутствие по грешности от температурного измене ния сопротивления линии связи неза. висимо от ее протяженности и сечения проводников, а также независимо от возможных изменений температуры окружающей среды. 25
Формула изобретения
Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее . 30 термопреобразователь сопротивления, подключенный посредством двухпроводной линии связи к стабилизированному источнику тока и первому входу первого операционного усилителя, выход которого подключен к входу узла пред" ставления информации, о т л и ч а ющ е е с я,тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения погрешности компенсации измене- 40 -ния сопротивления проводов линии связи, в него введены второй операционный усилитель и регулируемый источ(максимально допустимый ток для высокоомного термопреобразователя сопротивления типа ТЧ-277-01), R =2000 Ом, p(=0,004, А Т „ =0,2 С, из (13) полу" чим ник стабилизированного напряжения, причем второй вход первого операционного усилителя подключен к выходу второго операционного усилителя, первый вход которого соединен с выходом источника стабилизированного напряжения, а его второй вход связан дополнительно введенным проводником с проводом линии связи, соединяющим термопреобразователь сопротивления ,с общей шиной операционных усилителей, при этом коэффициент усиления второго операционного усилителя равен отношению общего сопротивления проводов линии связи к сопротивлению участка провода линии связи от точки подсоединения к нему дополнительного проводника до первого операционного усилителя.
2, Устройство по п. i, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что линия связи выполнена из двух соединенных между собой двухжильного и трехжильного отрезков кабеля, причем две жилы трехжильного отрезка кабеля одними своими концами соединены соответственно с жилами двухжильного отрезка кабеля, а другими концами — соответственно с общей шиной и первым входом первого операционного усилителя, а третья жила трехжильного отрезка кабеля является дополнительным проводником
157l426
Составитель В. Голубев
Редактор А.. Долинич Техред М.яндык Корректор С, Шевкун
Заказ 1505
Тираж 508
Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
