Способ измерения температуры

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям электрических сопротивлений электрическими мостами, и может быть использовано, например, в температурных измерениях, в том числе при градуировке терморезисторов: термометров сопротивления, термисторов, позисторов и их использования для проведения измерений температуры электрическими мостами в приборостроении. Предложен способ измерения температуры, основанный на применении сбалансированного электрического моста, питаемого источником тока. В схему сбалансированного электрического моста устанавливают постоянные резисторы с равными электрическими сопротивлениями. Питание моста производят источником стабилизированного тока, величину которого устанавливают не более удвоенной величины тока, обеспечивающей допустимую погрешность измерения температуры измеряемым терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током. Технический результат - снижение погрешности измерения температуры электрическим мостом из-за разогрева (саморазогрева) терморезистора (термометр сопротивления, термистор, позистор) протекающим измерительным током. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям электрических сопротивлений электрическими мостами, и может быть использовано, например, в температурных измерениях, в том числе при градуировке терморезисторов: термометров сопротивления, термисторов, позисторов и их использования для проведения измерений температуры электрическими мостами в приборостроении.

Известен способ измерения электрических сопротивлений резисторов мостом постоянного тока, заключающийся в том, что рассчитывают сопротивления элементов плеч моста, уравновешивают мост, устанавливают предварительно значения сопротивлений элементов плеч моста в десять раз меньше по сравнению с расчетными значениями, затем подбирают сопротивления плеч моста до расчетных значений с помощью однозначных мер электрического сопротивления, которые помещают в термостат, определяют результат измерения по показаниям отсчетных декад регулируемого плеча моста (SU 1539667 А1 5 G01R 17/10).

Однако этот способ сложный в аппаратной реализации и потому не может найти применение в практике массового производства и градуировки промышленных терморезисторов, их использования для проведения измерения температуры электрическими мостами, не устраняет саморазогрев резисторов проходящим через них измерительным током.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ компенсации температурной погрешности термометров сопротивления, заключающийся в ограничении величины измерительного тока и поддержании постоянной подводимой к термометру мощности независимо от изменения его сопротивления в диапазоне измеряемых температур (SU 463006, G01K 1/20).

Однако этот способ не уменьшает погрешность измерения температуры, а сохраняет ее постоянной во всем диапазоне измеряемых температур благодаря поддержанию постоянной подводимой к термометру мощности независимо от изменения его сопротивления в диапазоне измеряемых температур.

Предлагается способ снижения погрешности измерения температуры электрическим мостом.

Задача, на решение которой направлено изобретение - снижение погрешности измерения температуры электрическим мостом из-за разогрева (саморазогрева) терморезистора (термометр сопротивления, термистор, позистор) протекающим измерительным током.

Поставленная задача решается тем, что в способе измерения температуры, основанном на применении сбалансированного электрического моста, питаемого источником тока, в схему сбалансированного электрического моста устанавливают постоянные резисторы с равными электрическими сопротивлениями, питание моста производят источником стабилизированного тока, величину которого устанавливают не более удвоенной величины тока, обеспечивающей допустимую погрешность измерения температуры измеряемым терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током.

Кроме того, для решения поставленной задачи:

- в качестве терморезистора можно использовать термистор, а величина тока источника стабилизированного тока, в этом случае, должна быть установлена для нижней границы диапазона измеряемых температур;

- в качестве терморезистора можно использовать термометр сопротивления или позистор, а величин тока источника стабилизированного тока, в этом случае, должна быть установлена для верхней границы диапазона измеряемых температур.

- величину тока источника стабилизированного тока устанавливают согласно формулы:

где

ΔТДОП. - допустимая погрешность измерения температуры терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током;

δТ - коэффициент теплового рассеяния терморезистора;

- максимальная величина сопротивления терморезистора на границах диапазона измеряемых температур (для термистора - нижняя граница диапазона измеряемых температур, для термометра сопротивления и позистора - верхняя граница диапазона измеряемых температур).

На фиг. 1 представлена схема сбалансированного электрического моста сопротивлений, фиг. 2 - зависимость электрического сопротивления термистора от температуры, фиг. 3 и фиг. 4 - результаты оценки погрешности измерения температуры сбалансированным электрическим мостом с использованием термистора с характеристикой, приведенной на фиг. 2, кривые А1 и A01 - в соответствии с предлагаемым способом, кривые B1 и B01 - в соответствии с известным по патенту №463006.

Сбалансированный электрический мост состоит из одного переменного резистора 1, двух 2 и 3 постоянных резисторов и терморезистора 4, соединенных последовательно в виде четырехугольника, и имеет четыре 5, 6, 7 и 8 вершины, диагональ питания 5-6 и диагональ нагрузки 7-8, измерительную ветвь 5-7-6 моста, вершина 7 является выходом измерительной ветви 5-7-6 моста, и образцовую ветвь 5-8-6 моста, вершина 8 является выходом образцовой ветви 5-8-6 моста.

В диагональ питания 5-6 включен источник тока 9 питания моста, а в диагональ нагрузки 7-8 включен измеритель 10 разности потенциалов вершин 7 и 8.

Сопротивления резисторов 2 и 3 установлены равными друг другу. Величина сопротивления резистора 4 зависит от температуры резистора и подлежит измерению. В качестве резистора 4 используют терморезистор, например, термометр сопротивления, полупроводниковые терморезисторы (термистор или позистор).

Из условия уравновешенного моста

R1 - сопротивление резистора 1;

R2 - сопротивление резистора 2;

R3 - сопротивление резистора 3;

R4 - сопротивление резистора 4, следует, что при установленном равенстве R2=R3, имеет место и равенство

и, таким образом, сопротивления обоих ветвей моста, включенных между вершинами 5 и 6, в уравновешенном мосте Фиг. 1 равны между собой

При питании уравновешенного моста стабилизированным током источника 9 величины токов, протекающих в каждой из указанных ветвей, равны между собой, а величина тока в каждой ветви будет равна половине величины тока, выдаваемого источником 9,

I9 - ток источника 9 стабилизированного тока;

I1-2 - ток, протекающий через сопротивления 1 и 2;

I4-3 - ток, протекающий через сопротивления 4 и 3.

Согласно условию (4) выполнена оценка величины погрешности ΔT измерения температуры терморезистором 4 из-за его разогрева протекающим измерительным током при использовании уравновешенного моста Фиг. 1.

Погрешность измерения температуры сбалансированным электрическим мостом фиг. 1 из-за разогрева (саморазогрева) терморезистора 4, например, термистора, протекающим измерительным током соответствует выражению

I4-3 - ток, протекающий через резисторы 4 и 3;

R4 - сопротивление резистора 4;

δТ - коэффициент теплового рассеяния термистора.

(Зотов В. Принципы построения систем температурного контроля на NTC-термисторах компании Epcos // Компоненты и технологии. 2007. №6. С. 32-38.)

В оценке величины погрешности ΔТ в соответствии с выражением (5) использована зависимость электрического сопротивления термистора ММТ-1 от температуры, приведенная на Фиг. 2. Параметры элементов устройства фиг. 1, используемые в оценке, приведены в таблице 1.

Результаты оценки погрешности ΔT приведены на фиг. 3 (Кривая А1) и фиг. 4 (Кривая A01).

Как следует из полученных результатов, величина погрешности ΔT измерения температуры мостом фиг. 1 из-за разогрева (саморазогрева) термистора (резистор 4) протекающим током при использовании источника стабилизированного тока 9 зависит от величины тока, протекающего через термистор, и величины измеряемой температуры.

Для сравнения на фиг. 3 и 4 приведены результаты оценки погрешности измерения температуры мостом фиг. 1 с использованием термистора с характеристикой, приведенной на фиг. 2, при условии его разогрева протекающим током в соответствии с предлагаемым способом - кривые А1 и A01 и результаты оценки погрешности измерения температуры мостом фиг. 1 с использованием термистора с характеристикой, приведенной на фиг. 2, из-за его разогрева протекающим током в соответствии с известным из авторского свидетельства №463006, G01k 1/20 способом - кривые В1 и B01.

Как видно из приведенного сравнения предлагаемый способ обладает положительным эффектом, так как обеспечивает снижение погрешности измерения температуры по сравнению с известным способом.

1. Способ измерения температуры, основанный на применении сбалансированного электрического моста, питаемого источником тока, отличающийся тем, что в схему сбалансированного электрического моста устанавливают постоянные резисторы с равными электрическими сопротивлениями, питание моста производят источником стабилизированного тока, величину которого устанавливают не более удвоенной величины тока, обеспечивающей допустимую погрешность измерения температуры измеряемым терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании в качестве терморезистора термистора, величину тока источника стабилизированного тока устанавливают для нижней границы диапазона измеряемых температур.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании в качестве терморезистора термометра сопротивления или позистора, величину тока источника стабилизированного тока устанавливают для верхней границы диапазона измеряемых температур.

4. Способ по п. 2 и 3, отличающийся тем, что величину тока источника стабилизированного тока устанавливают согласно формуле:

ΔТДоп. - допустимая погрешность измерения температуры терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током;

δТ - коэффициент теплового рассеяния терморезистора;

- максимальная величина сопротивления терморезистора на границах диапазона измеряемых температур (для термистора - нижняя граница диапазона измеряемых температур, для термометра сопротивления и позистора - верхняя граница диапазона измеряемых температур).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в качестве датчиков физических процессов (температуры, давления, уровня жидких и сыпучих сред и др.) на промышленных объектах, транспортных средствах, а также в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения электрической емкости конденсаторов и конденсаторных датчиков различных технологических параметров (уровня, давления, перемещения и т.д.).

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в датчиковых системах для преобразования сигналов сенсоров (ускорения, давления, радиации и т.п.) в напряжение.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в качестве датчиков физических процессов (температуры, давления, уровня жидких и сыпучих сред и др.) на промышленных объектах, транспортных средствах, а также в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике, в частности оно позволяет определять параметры четырехэлементных двухполюсников или параметры датчиков с четырехэлементной схемой замещения.

Предлагаемый способ относится к системам автоматизации контроля электрохимической защиты стальных подземных коммуникаций, в том числе магистральных трубопроводов транспортировки нефти и газа, и может использоваться при оснащении контролируемых пунктов (КП) устройствами телемеханики в системах дистанционного контроля электрохимической защиты.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для имитации сигналов мостовых тензорезисторных датчиков при проведении метрологических исследований и калибровке быстродействующих измерительных систем в автоматическом режиме.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, в частности к мостовым схемам измерения. Устройство измерения отношения напряжения мостовых датчиков содержит рабочий (измерительный) мост 1, измерительная диагональ которого через последовательно соединенные усилитель 2, селектируемый пиковый детектор 3, запоминающую емкость 4, двуквадрантный генератор управляемой частоты 5 связана с диагональю питания моста 1.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике, в частности, оно позволяет определять параметры четырехэлементных двухполюсников или параметры датчиков с четырехэлементной схемой замещения.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям электрических сопротивлений электрическими мостами, и может быть использовано, например, в температурных измерениях, в том числе при градуировке термометров сопротивления, термисторов и позисторов, при проведении измерений температуры электрическими мостами.

Изобретение относится к цифровой схемотехнике, автоматике и промышленной электронике. Технический результат: повышение нагрузочной способности триггерного логического элемента НЕ на полевых транзисторах.

Преобразователь напряжения разбаланса мостовой схемы в частоту или скважность относится к информационно-измерительной технике и может быть использован в прецизионных преобразователях физических параметров (линейного ускорения, давления), магнитометрах, устройствах измерения гальванически развязанных токов, в электротермических преобразователях (расходомеры) в частоту или скважность.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметра объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике. В частности, оно позволяет определять параметры многоэлементных двухполюсников, параметры датчиков с многоэлементной схемой замещения или параметры нескольких параметрических датчиков.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков.

Изобретение относится к промышленной электронике, аналого-цифровой технике и схемотехнике. Технический результат заключается в уменьшении погрешности дифференцирования от конечного значения коэффициента.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающего сложного электрического сигнала, мостовую цепь и нуль-индикатор.

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры и может применяться в различных областях техники. Заявлен СВЧ - мостовой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, усилитель и первый источник питания, введены первый СВЧ-генератор с варакторной перестройкой частоты, второй СВЧ-генератор с варакторной перестройкой частоты, третий СВЧ-генератор с варакторной перестройкой частоты, четвертый СВЧ-генератор с варакторной перестройкой частоты, второй источник питания, измеритель разности частот и частотомер.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям электрических сопротивлений электрическими мостами, и может быть использовано, например, в температурных измерениях, в том числе при градуировке терморезисторов: термометров сопротивления, термисторов, позисторов и их использования для проведения измерений температуры электрическими мостами в приборостроении. Предложен способ измерения температуры, основанный на применении сбалансированного электрического моста, питаемого источником тока. В схему сбалансированного электрического моста устанавливают постоянные резисторы с равными электрическими сопротивлениями. Питание моста производят источником стабилизированного тока, величину которого устанавливают не более удвоенной величины тока, обеспечивающей допустимую погрешность измерения температуры измеряемым терморезистором из-за его разогрева протекающим измерительным током. Технический результат - снижение погрешности измерения температуры электрическим мостом из-за разогрева терморезистора протекающим измерительным током. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Наверх