Способ градуировки измерителей температуры

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и уменьшить трудоемкость крадуировки. Датчик 3 температуры градуируемого измерителя 6 и образцовый термометр 4 сначала помещают в термостат 2. При температуре таяния льда и комнатной температуре измеряют значение сопротивления образцового термометра 4R обр, регистрируют значение выходного кода измерителя, рассчитывают образцовые значения температуры и по ним находят градуировочную характеристику. Затем датчик 3 температуры градуируемого измерителя 6 замещают электрическим эквивалентом датчика - эквивалентным резистором 7 с набором равных между собой шунтирующих резисторов 8 и ключей 9. В равенстве шунтирующих резисторов между собой убеждаются по равенству соответствующих им значений выходного кода измерителя 6. Подключают последовательно к эквивалентному резистору 7 шунтирующие резисторы 8 и регистрируют значения выходного кода измерителя 6 после каждого подключения. По совокупности значений выходного кода и соответствующему числу подключенных резисторов 8 рассчитывают коэффициенты уравнения прямой линии и по разности между зарегистрированными и рассчитанными значениями выходных кодов оценивают нелинейность измерителя. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 К 15 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В" (Cger,18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4490405/24-10 (22) 05.10.88 (46) 30.08.90. Бюл. № 32 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР (72) А. С. Светличный (53) 536.5(088.8) (56) Заявка Великобритании № 2140923, кл. G 01 К 15/00, опублик. 05:12.84 .

Методические указания. Измерительные каналы температуры океанографических измерительных систем. МИ 855 — 85. М.: Издво стандартов, 1984.

„„SU„„1589081 А1

2 (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЕИ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и уменьшить трудоемкость градуировки.

Датчик 3 температуры градуируемого измерителя 6 и образцовый термометр 4 сначала помешают в термостат 2. При температуре таяния льда и комнатной температуре измеряют значение сопротивления образцового термометра 4 R,,, регистрируют значение выходного кода измерителя, рассчитывают образцовые значения температуры и по ним находят градуировочную характеристику.!

589081

Затем датчик 3 температуры градуируемого измерителя 6 замещают электрическим эквивалентом датчика — эквивалентным резистором 7 с набором равных между собой шунтирующих резисторов 8 и ключей 9. В равенстве шунтирующих резисторов между собой убеждаются по равенству соответствующих им значений выходного кода измерителя 6. Подключают последовательно к эквивалентному резистору 7 шунтируюгцие

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при градуировке и поверке измерителей температуры, в частности, измерителей температуры, входящих в состав океанографических измерительных систем.

Целью изобретения является снижение трудоемкости градуировки за счет сокращения числа реперных значений температуры при градуировке до двух (О С вЂ” точки плавления льда и 20 — 25 С вЂ” комнатной температуры) и повышение точности градуировки путем разделения операции оценки нелинейности характеристики измерителя и операции привязки этой характеристики к конкретным значениям температуры и оценки нелинейности с меньшей погрешностью по большему числу точек.

На чертеже приведена структурная схема устройства, предназначенного для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит компаратор 1, термостат 2, датчик 3 температуры градуируемого измерителя, образцовый термометр 4 сопротивления, образцовую меру 5 электрического сопротивления (ОМЭС), градуируемый измеритель 6, эквивалентный резистор 7 шунтирующие резисторь 8 и ключи 9.

Компаратор 1 — прибор для измерений сопротивления методом сравнения с образцовой мерой. В качестве такого прибора может быть использован компаратор Р3003.

Термостат 2 — сосуд Дьюара вместимостью 1 — 2 л, оборудованный устройством для перемешивания воды, например электрическим мотором с вертушкой на оси.

Датчик 3 температуры -- например медный термометр сопротивления, с номинальным значением сопротивления 100 Ом типа

ТСМ-046.

Образцовый термометр 4 сопротивления — платиновый термометр, например типа ПТС-10.

ОМЭС 5 — измерительная катушка типа

Р 3030.

Градуированный измеритель 6 представляет собой измерительный канал температуры гидрофизического комплекса, например МГИ 4103.

55 резисторы 8 и регистрируют значения выходного кода измерителя 6 после каждого подключения. По совокупности значений выходного кода и соответствующему числу подключенных резисторов 8 рассчитывают коэффициенты уравнения прямой линии и по разности между зарегистрированными и рассчитанными значениями выходных кодов оценивают нелинейность измерителя.

1 ил.

Эквивалентный резистор 7, например типа С2-29В 1120м, предназначен для имитации значения сопротивления датчика 3 температуры, соответствующего верхнему пределу диапазона измерений.

Шунтирующие резисторы 8 предназначены для воспроизведения нескольких точек при оценке нелинейности измерителя. В качестве резисторов могут быть использованы два параллельно соединенных резистора С229В 8,6 кОм и СПЗ-9 1 МОм.

Ключи 9 предназначены для раздельного или одновременного подключения шунтирующих резисторов 8 к эквивалентному ре зистору 7. Одни из контактов ключей соединены между собой и подключены к второму контакту эквивалентного резистора 7, а вторые контакты ключей 9 подключены к свободным выводам соответствующих им шунтирующих резисторов 8. В качестве ключей могут быть использованы тумблеры типа

МТ-1.

Способ градуировки осуществляют следующим образом.

Сначала датчик 3 температуры подключают к градуируемому измерителю 6 и погружают в термостат 2. В последний устанавливают также образцовый термометр 4, который вместе с ОМЭС 5 подключают к компаратору 1. Термостат 2 заполняют водоледяной смесью и включают перемешивающее устройство. После выдержки в течение

30 мин производят регистрацию нескольких значений (например, 10) выходных кодов

N; измерителя и показаний компаратора К;.

Затем термостат 2 освобождают от водоледяной смеси, заполняют его водой температурой, равной температуре окружающей среды (комнатной температуре +24 C), и после выдержки в течение 30 мин повторяют измерения, т. е. регистрируют N; и К;.

Рассчитывают средние значения выходных к цов Уо и М„и показаний компаратора

Ко и Кт при нулевой и комнатной температурах соответственно по формулам

Х N; — Z.Ê;

Nn()= -; Кжт) — "-"

Ш /И (1) где т — число измерений.

1589081

Определяют значения сопротивления образцового термометра 4 при нулевой температуре (Ro) и комнатной температуре (Ят ) по формулам

Ro=Ko йомэс (2)

Р р = К омэс (3) где Яом„ вЂ” действительное значение сопротивления образцовой меры 5.

Используя полученные значения сопротивления образцового термометра и при нулевой температуре и комнатной температуре, а также коэффициенты, приведенные в свидетельстве на образцовый термометр, рассчитывают образцовые значения температуры to и t„.

По совокупности значений No и 4, N и

t определяют коэффициенты градуировочной характеристики измерителя вида

t;=a+ bN; (4) по формулам

tò 0

a=bNo — to (5) (6) После проведения указанных операций датчик 3 температуры отключают от измерителя 6 и вместо него подключают эквивалентный резистор 7, параллельно которому с помощью ключей 9 последовательно подключаются шунтирующие резисторы 8, сопротивления которых равны между собой.

Равенство сопротивлений шунтирующих резисторов 8 при необходимости может быть поведено непосредственно по показаниям измерителя 6. Для этого шунтирующие ре зисторы 8 попеременно подключают к эквивалентному резистору 7 и убеждаются в равенстве показаний измерителя 6. При неравенстве показаний измерителя 6 подгоняют сопротивления шунтирующих резисторов 8 путем изменения сопротивления переменного резистора. Производят регистрацию не менее трех значений выходных кодов измерителей 6 до подключения к эквивалентному резистору 7 шунтирующих резисторов 8 и после подключения каждого последующего из них параллельно друг другу. Принимая число воспроизводимых для оценки нелинейности точек равным и, используют и — 1 шунтирующих резисторов 8 и ключей 9. При этом значение сопротивления Р„„шунтирующих резисторов выбирают из условйя

1 1 1 — = — +n —, (7)

Я, Rg Р где R и R< — значения сопротивления дати чика 3, соответствующие верхнему и нижнему пределам диапазона измеряемых температур, а сопротивление эквивалентного резистора выбирают равным сопротивлению Rg датчика 3.

По совокупности значений выходных кодов N; и числа соответствующих им подключенных шунтирующих резисторов методом наименьших квадратов определяют ко5 эффициент К уравнения вида

Ni=No+Kn (8) где No, N; — значения выходных кодов измерителя до подключения и после подключения и; числа шунтирующих резисторов; и; — число подключенных шунтирующих резисторов.

Определяют для каждого i-го измерения разность

Л;=М; — (М;)р, (9)

15 где (М;)р — значение, рассчитанное по формуле путем подстановки найденного значения К и и; числа резисторов.

Нелинейность измерителя оценивают качественно как распределение значений Л; в диапазоне измерений и количественно как наибольшее по модулю положительное и отрицательное значения разности Л; или среднее квадратическое отклонение всей совокупности значений Л;.

Формула изобретения

Способ градуировки измерителей температуры, заключающийся в том, что датчик температуры градуируемого измерителя и образцовый термометр погружают в водяной термостат, регистрируют показания измерителя и измеряют сопротивление образцового термометра при точке плавления льда и комнатной температуре, по измеренным значениям сопротивления образцового термомет35 ра определяют действительные значения температуры и по соответствующим показаниям измерителя определяют постоянные коэффициенты его линейной градуировочной характеристики, отличающийся тем, что, 4О с целью повышения точности и снижения трудоемкости градуировки, после определения постоянных коэффициентов линейной градуировочной характеристики измерителя его датчик температуры замещают эквивалентным резистором, к которому поочередно

45 подключают шунтирующие резисторы с одинаковым сопротивлением и регистрируют показание No измерителя до подключения первого шунтирующего резистора и показания N; измерителя после подключения каждого из них, по совокупности полученных

50 значений показаний измерителя и соответствующему им числу и; подключенных резисторов методом наименьших квадратов определяют коэффициент К уравнения вида N,=

=%о+К и;, по которому определяют расчетные значения показаний и оценивают нелинейность измерителя по разности между действительными его показаниями и их расчетными значениями, при этом сопротивление эквивалентного резистора выбир, с т

1589081

Составитель В. Голубев

Редактор Е. Конча Текред А. Кравчук Корректор А. Осауленко

Заказ 2532 Тираж 490 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат <сПатент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 равным сопротивлению датчика температуры при верхнем пределе диапазона измерений, а сопротивление R шунтирующих рези сторо в — из соот но шени я

1 1 1 — = — +n.

Re Rc R где R„, RC — значения сопротивления датчика температуры при нижнем и верхнем пределах диапазона измерений соответственно; п — число воспроизводимых точек в диапазоне измерений.