Устройство для измерения физических величин

Устройство для измерения физических величин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ссноэ Советскии

Социалистических республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 11.04.77(21) 2475449/18-21 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет(51) м. к,.2

G R 17/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15087 > Бюллетень Мо 30 (53) УДК 621 . 31 7, . 73(088.8)

Дата опубликования описания 2008.79 (72) Автор изобрете ния

В.Е. Попов (71 ) Заявитель Физико-технический институт низких температур

AH Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к области электрических измерений физических величин. Устройство может быть использовано для автоматического отображения величины сопротивления датчика или величины физического параметра, например, температуры, деформации; магнитного поля, освещенности и т.д.

Известно устройство для измерения физических величин, содержащее резйстивный датчик с двумя выводами, включенный в основную цепь источни" ка тока со стабилизатором тока, вспомогательную цепь с вторым ста- t5 билиэатором тока, соединенным с первым стабилизатором тока, и измерительный прибор (1).

Определение величины деформации с помощью такбго устройства предпо1тагает построение .для каждого тензодатчика градуировочного графика величины деформации как функции величины измерения сопротивления датчика д6 f (дйр 1 . Само устройство позволяет.. быстро измерить величину д д, и д с затем находят иэ соответствующего графика. Кроме того, устройство не может быть использовано для автоматического измерения абсолютной величины сопротивления датчика, что требуется в случае, например, термометра сопротивления.

Целью изобретения является повышение быстродействия измерения устройства.

Указанная цель достигается эа счет того, что s устройство для измерения физических величин введены опорные резисторы, источник фиксированного напряжения, три переключателя и добавочный резистор, а реэистивный датчик снабжен дополнительным выводом, который через параллельно включенные переключатель и добавочный резистор соединен с вторым стабилизатором тока и одним выводом измерительного прибора, при этом вывод последнего через источник фиксированного напряжения и второй переключатель соединен с первым стабилизатором тока, другой вывод источника тока соединен с первым стабилизатором тока через опорный резистор и третий переключатель, а с вторым стабилизатором тока непос. редственно. фа чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, в кото679884

3 рую входят исследуемый объект 1, источник тока 2, стабилизаторы тока

3 и 4, измерительный прибор 5, источник Фиксированного напряжейия б, переключатель 7, опорный резистор

8, добавочный резистор 9, переключатели 10 и 11.

В исследуемом объекте установлен резистивный датчик с.сопротивлением R, имеющий три вывода c произвольным, но одинаковым сопротивлением R. С помощью двух выводов датчик включен в основную цепь, составленную из источника тока 2 и стабилизатора тока 3 с опорными резисторами 8. Вспомогательная цепь составлена из источника тока 2 и стабилизатора тока 4, связанного с опорным резистором 8, и замыкается двумя выводами датчика. В составную цепь— к точкам соединения выводов датчика со стабилизаторами тока 3 и 4 включен через переключатель 7 измерительный.прибор 5.

При условии равенства токов в цепях обоих стабилизаторов падение напряжени на выводах составной цепи равно падению напряжения на сопротивлении L> датчика из-за взаимной компенсаций падений напряжений на подводящих проводах. В этом случае показания вольтметра пропорциональны величине сопротивления датчика и, следовательно, величине .соответствующего физического параметра.

Особенностью предлагаемого устройства является то, что при установлении некоторой определенной (кратной десять) величины тока в цепях датчика показания вольтметра. в вольтах численно равны (или пропорциональны множителю, кратному десяти) величине сопротивления R<. При установлении некоторой другой величины этого тока (изменением опорного резистора 8 с подключением, если требуется, источника фиксированного напряжения 6) показания вольтметра в вольтах численно равны (или пропорциональны тому же множителю) величине физического параметра в единицах измерения данного параметра.

Для отсчета величин можно использовать любой стандартный многопредельный вольтметр — стрелочный, самопишущий или цифровой, обеспечивающий требуемую точность.

Устройство работает с любым реэистивным датчиком, для которого нужно измерить его абсолютное сопротивление или его изменение при воз;дествии, на него физического параметра. При измерении абсолютного сопротивления датчика источник фиксированного напряжения 6 отключен переключателем 7, добавочный резистор 9 замкнут накоротко переключателем 10, а.переключателем ll включен опорный резистор 8, с которым в цепях датчика обеспечивается величина тока, кратная десяти. Прн измерении относительного изменения сопротивления датчика переключатели 7 и 11 находятся в укаэанном выае положении, а переключатель 10 включает во вспо5 могательную цепь добавочный резиС.— тор 9, величина сопротивления å которого равна величине RA при начальной величине Физического параметра.

Величина самого физического параметра отображается устройством лишь для таких датчиков, для которых зависимость параметров от сопротивления R может быть представле I5 на линейным уравнением A= K.R +В, где A — - величина параметра,, К - коэффициент пропорциональности, Впостоянная..Настройка устройства для измерений с таким датчиком сводится

20 к устранению величины тока в цепях датчика, численно равной К, и величины напряжения источника 6, численно равной В. Нужная величина тока достигается подключением с помОщью переключателя 11 сОответствующего резистора 8, а источник 6. с величиной напряжения, равной В, подключают переключателем 7. B таком режиме может быть измерена величина, например, температуры.

Если зависимость величины параметра от сопротивления датчика пропорциональна изменению сопротивления В (уравнение A = K (R+- R ), что соответствует случаю, например, деформации, подключают резистор 8, задающий ток в цепях величиной К, источник б отключают, резистор 9 включают в цепь.

В случае нелинейной характеристи40 ки датчика устройство, настраивают на воспроизведение характеристики, описываемой аппроксимирующим линейным уравнением, и в устройстве устанавливают дополнительную обратную

45 связь, корректирующую в зависимости .от величины выходного напряжения либо величину тока в цепях датчика, либо величину напряжения источника 6.

Действие устройства испытано на

50 экспериментальном макете. В качестве датчика использовался платиновый термометр сопротивления типа ИС-568А, для которого зависимость температуры (в градусах Кельвина) от его соп55 ротивления (в омах) описывается уравнением Т = 2,439 R< + 31,23, иэ мерительным прибором являлся цифровой вольтметр типа Щ 1412, включенный на пределе 1 В. При изменении сопротивления R проводов в пределах 26-50 Ом и изменении темпераа тури датчика в интервале 77-160 К показания вольтметра в милливольтах отличались от величины температуры в градусах Кельвина не более чем на +0,2 К (температура определялась

67988

Формула изобретения

Составитель И. Бахтина

Редактор T. Юрчнкова Техред И.Асталош Корректор E.лукач

Заказ 4781/39 Тираж 1090 Подписное

ЦЛИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 по градуировочной таблице датчика

ИС-568А по величине сопротивления

R, измеренной цифровым омметром типа.Щ 34). Погрешность +0,2ОК может быть уменьшена применением стабилизаторов тока с более точной подгонкой величины сопротивления подводящих 5 проводов датчика.

Применение устройства избавляет от необходимости пользоваться таблицами и графиками для точного определения величины физического пара- 10 метра и позволяет полностью автоматизировать процессы измерения и регистрации. Время передачи результатов измерений по телеметрическим каналам сокращается вдвое. Схема 35 устройства весьма проста и позволяет реализовать его в миниатюрном исполнении.

Устройство à измерения физических величин, содержащее реэиетивный датчик с двумя выводами, включенный в основную цепь источника тока со стабилизатором тока, вспомогатель4 6 ную цепь с вторым стабилизатором то:;а, соединенным с первым стабилизатором тока, и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения устройства, в него . введены опорные резисторы; ИсТочник фиксированного напряжения, три переключателя и добавочный резистор, а резистивный датчик снабжен дополнительным выводом, который через параллельно включенные переключатель и добавочный резистор сОединен с вторым стабилизатором тока и одним выводом измерительного прибора,другой вывод которого соединен через источник фиксированного напряжения и второй переключатель с первым стабилизатором тока, при этом другой вывод источника тока соединен с первым стабилизатором тока через опорный резистор и третий переключатель, а с вторым стабилизатором тока непосредственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1. Патент Франции 9 2126345 кл. G 01 R 17/00, 06.10.72.