Устройство для измерения разности температур

Изобретение относится к измерительной технике и направлено на повышение точности измерений. Этот результат обеспечивается за счет того, что в устройстве для измерения разности температур, содержащем два терморезистора, включенных в плечи электрического моста, к измерительной диагонали которого подключены входы усилителя, последовательно соединенные пиковый детектор, связанный с выходом усилителя, и запоминающий конденсатор, генератор импульсов, выход которого подключен к диагонали питания моста и через блок задержки связан с входом управления пикового детектора, запоминающий конденсатор соединен с изолированным управляющим электродом одного из терморезисторов и связан с выходом устройства. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения разности температур.

Известно устройство для измерения разности температур (патент SU №1673880 A1, G01К 7/32, 3/08) авторов B.C.Москалева и А.А.Леонова, опубликованное 30.08.91 в бюл. №32, содержащее два терморезистора, включенных в смежные плечи электрического моста, к измерительной диагонали которого подключены входы первого дифференциального усилителя, генератор частоты с термочувствительным пьезоэлектрическим резонатором, размещенным в рабочей камере термостата, с расположенными в ней холодными спаями термоэлектрической батареи, горячие спаи которой расположены на радиаторе термостата, второй электрический мост, в одно из плеч которого включен терморезистор, расположенный в рабочей камере термостата, а к измерительной диагонали подключены входы второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с термоэлектрической батареей, и измерительный прибор, а также дополнительная термоэлектрическая батарея, генератор частоты с термочувствительным пьезоэлектрическим резонатором и преобразователь частоты, входы которого соединены с выходами обоих генераторов частоты, а выход подключен к измерительному прибору, причем один из пьезоэлектрических резонаторов установлен на охлаждающей, а другой - на нагревающей поверхности термоэлектрической батареи, которая расположена в рабочей камере термостата и соединена с выходом первого дифференциального усилителя.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерений из-за отсутствия в мостовой схеме измерения управляемых резисторов и отрицательной обратной связи на измерительный мост, которая обеспечивает автоматическое управление системой.

Известно также устройство для измерения разности температур, наиболее близкое к предлагаемому изобретению (патент SU №2254559 С1, G01К 3/08, 7/24) авторов P.M.Коробова, Ю.А.Брусенцова, А.П.Королева, А.И.Фесенко, опубликованное 20.06.2005 в бюл. №17, содержащее два терморезистора, включенные в плечи электрического моста, к измерительной диагонали которого подключены входы усилителя, последовательно соединенные селектируемый пиковый детектор, запоминающий конденсатор, генератор управляемой частоты, стандартизатор амплитуды и длительности импульсов, преобразователь частоты в напряжение, причем вход селектируемого пикового детектора соединен с выходом усилителя, а выход преобразователя частоты в напряжение связан с изолированным управляющим электродом терморезистора, выход стандартизатора амплитуды и длительности импульсов подключен к диагонали питания моста, при этом выход генератора управляемой частоты через блок задержки соединен с входом управления селектируемого пикового детектора и связан с выходом устройства.

Недостатком является сравнительно низкая точность устройства при измерении малых разностей температур.

Технической задачей является повышение точности устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения разности температур.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Устройство содержит терморезисторы 1 и 2, управляемые потенциалом на изолированном электроде, которые включены в плечи электрического моста 3, к измерительной диагонали которого последовательно подключены входы усилителя 4, пиковый детектор 5 и запоминающий конденсатор 6, выход которого соединен с управляющим электродом терморезистора 2 и связан с выходом устройства, генератор импульсов 7, к выходу которого подключены диагональ питания моста 3 и вход блока задержки 8, выход которого соединен с входом управления пикового детектора 5.

На фиг.2 представлена структура управляемого терморезистора 2. Терморезистор выполнен по стандартной планарной технологии на кремниевой подложке 1 n-типа проводимости, легированной фосфором. В качестве диэлектрика используется оксид кремния SiO₂ 2, электроды 3 выполнены напылением в вакууме алюминия.

Устройство работает следующим образом.

При равенстве температур контролируемых объектов T₁=T₂ сопротивления терморезисторов имеют значения, при которых мост 3 сбалансирован, при этом на входах усилителя 4 разность потенциалов равна нулю, при T₁>T₂ мост разбалансирован. Напряжение разбаланса моста поступает на вход усилителя 4. Пиковый детектор 5 преобразует усиленное импульсное напряжение в постоянное, равное амплитуде импульса, которое запоминается конденсатором 6 и поддерживается на затворе управляемого терморезистора 2. Генератор импульсов 7 питает диагональ питания моста 3 и через блок задержки 8 управляет работой пикового детектора 5. Напряжение на выходе устройства зависит от величины разности температур T₁ и Т₂.

Предложенный преобразователь представляет собой следящую систему автоматического управления. Импульсы генератора 7 имеют малую длительность и большую амплитуду, которая рассчитывается на основании допустимой мощности рассеивания терморезистора 1 и 2, что позволяет существенно повысить точность измерения малых разностей температур.

Устройство для измерения температур, содержащее два терморезистора, включенных в плечи электрического моста, к измерительной диагонали которого подключены входы усилителя, последовательно соединенные пиковый детектор, связанный с выходом усилителя, и запоминающий конденсатор, генератор импульсов, выход которого подключен к диагонали питания моста и через блок задержки связан с входом управления пикового детектора, отличающееся тем, что запоминающий конденсатор соединен с изолированным управляющим электродом одного из терморезисторов и связан с выходом устройства.