Способ поверки терморезисторов

Способ поверки терморезисторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (»>QgQQg4

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (Q4) дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 06.01.77(24) 2441181/18-10 () с присоединением заявки >>е>(23) Приоритет

G 01 К 15/00

Гесударстаеннв>й каннтет

СССР пв делам изабрвтеннй и еткра>тнй

Ооублнковано 05.09.79. Бюллетень Рй ЗЗ

Дата опубликования описания 00.09.79 (53) УДК 536,531. (0BH.8) (72) Авторы изобретения

П. В. Новицкий и Б. С. уткин

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И, Калинина (74) Заявитель (54) спосов повярки терморязиСторов

Изобретение относится к технике температурных измерений, а более конкретно, к сйособам и устройствам для метроло» гической поверки средств. теплофизических измерений.

Известны способы поверки терморезисторов посредством сравнения показаний поверяемого терморезистора и образцового, размещенных в идентичных условиях с заданной температурой (1), Однако для проведения поверки терморезистор должен периодически сниматься с объекта измерения и помещаться в устройство для проведения поверки, что. зачастую бывает невозможно или приводит к значительным затратам времени.

Известен также способ поверки терморезисторов посредством определения характеристики терморезистора при пропус

KBHHH через него электрического тока и сравнения с градуировочной характеристикой, устанавливающеи соответствие между зависимостями сопротивления термо,резйстора or температуры и подводимой к нему электрической мощности t2).

Недостатком этого способа является невысокое быстродействие, обусловленное тем, что терморезистор, обычно имеющий тепловой контакт с элементами конструкции, должен прогреваться значи» тельное время для достижения стадно= парной температуры. Влияние окружающих терморезистор частей конструкции на его тепловой режим при пропускании через него греющего тока приводит также к снижению точности поверки.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности поверки.

Поставленная цель достигается тем, что при поверке терморезистора посредством определения его характеристики при пропускании через него электрическо го тока и сравнения с градуировочной характеристикой, устанавливающей соот ветствие между зависимостями сопротивления терморезистора от температуры и подводимой к нему электрической лющ6843 ности, через терморезистор пропускают прямоугольный импульс тока образцовой амплитуды, измеряют напряжение на терморезисторе в два момента времени в течение импульса тока и по известным зависимостям определяют характеристи ку термореэистора.

При использовании прямоугольного импульса малой длительности можно установить для каждого конкретного типа

|терморезисторов закон изменения его температуры в зависимости от времени на период действия импульса. За время переходного теплового режима температура терморезистора проходит через весь его рабочий диапазон. Пропуская через терморезистор прямоугольный импульс тока образцовой амплитуды и проводя измерения его сопротивления через образцовые отрезки времени, можно, установив перед началом эксплуатации при градуировке терморезистора соответствие между зависимостями сопротивления терморезистора от температуры и подводимой к нему электрической мощности, определять точ25 ки градуировочной характеристики терморезистора, соответствующие строго определенной температуре. По полученным точкам может быть найдена вся градуировочная характеристика терморезистора, определяя которую в моменты градуировки и поверки, можно судить об изменении градуировочной характеристики терморезистора во времени, осуществляя тем самым поверку терморезисторов без его, демонтажа с объекта измерения.

Йля поверки терморезистора с линейной градуировочной характеристикой достаточно провести два измерения с за о данным соотношением отрезков времени между моментами начала импульса и про, ведения измерения. Если при проведении

;градуировки и поверки термореэистора ,с линейной градуировочной характеристи45 кой каждый раз измерить сопротивление терморезистора при двух различных неизвестных температурах, соотношение между которыми известно, то по полученным точкам,градуировочной характеристиso ки можно найти ее математическое описание для случаев градуировки и поверки.

В качестве примера рассматривается применение предлагаемого способа для поверки пленочных терморезисторов (ПТР) .

На фиг. 1 показана зависимость температуры пленочного терморезистора от времени при пропускании через него тока прямоугольной формы. на фиг. 2 -

41

4 градуировочные характеристики пленочного терморезистора, включенного в мостовую схему; на фиг. 3 - функциональная схема устройства для реализации способа поверки пленочных термореэисторов.

Известно, что при пропускании через пленочный терморезистор тока прямоугольной формы при малой длительности импульса температура терморезистора в зависимж.ти от времени определяется по параболическому закону (фиг. 1}. г т д 7

Л F где & — температура перегрева пленочного термореэистора, - сила тока, ) - сопротивление пленочного тер« морезистора, — .площадь пленки, p g - теплопроводность и температуропроводность материала подл ожк и, - время.

Пусть поверяемый терморезистор включен в мостовую измерительную схему. По результатам градуировки терморезистора в термостате или при различных известных значениях температуры окружающей среды может быть определена градуировочная характеристика, обозначенная А на фиг. 2.

Если в цепь питания моста подать кратковременный импульс тока в tn раз больший нормального тока питания, то на время его действия чувствительность мо стовой схемы увеличится в rn раз.

На фиг. 2 показана характеристика

Б, соответствующая данному режиму работы измерительной цепи.

Под действием протекающего тока, согласно выражению (1), будет изменяться температура ПТР, а, следовательно, и его сопротивление. На выходе мос» та появится напряжение U,,..пропорциональное температуре перегрева ПТРК.

Зафиксировав в момент времени „, приходящийся на период действия импульса, выходной сигнал с измерительного моста, мы получим точку U на характеристике

Б, Тогда прямая А может быть математически описана следующим уравнением:

u„ о= „ (2)

Если теперь при поверке датчика мы опять подадим в цепь питания моста поверочный импульс, но в момент времени

684341 выходной сигнал будет иметь значение

Q ф Ц, то это будет свидетельствовать об изменении градуировочной характеристики А под действием накопившихся про« грессирующих погрешностей, Для получения математического описания текущей градуировочной характеристики измерительной цепи при токе питания I, обозначенной на фиг. 2 буквой В, необходимо получить координаты еще одной точки, лежащей на прямой B. йля этого иэ мерим выходной сигнал моста в момент времени 6, также приходящийся на период действия поверочного импульса.

3HBsI1 ITo 62 больше B 1 1 жению (1) и полученным значениям U и 0 можно вывести уравнение прямой В, U "((з 8-84 (88 Í

Ь 4 1 2

О» 8 (U» U ) »((д U4

9 (n-1) 1п -1

Как видно из фиг. 2, используя уравнение (3), можно определить уравнение текущей градуировочной характеристики измерительной пепи, обозначенной на фиг. 3 буковй Г, ((» 8 ((UÙ -О ) »»О)-U

"о 1пв (-1) (h4)m (4)

Сравнивая выражения (2) и (4), мы получим уравнение, связывающее первоначальную и текущую характеристики измерительной цепи, позволяющее скорректировать влияние прогрессирующей пог )ешности HB результаты измерения.

» (» U»- Ui) u Я-()

О 3™4

Tn(ÖÔ Ор

На основании вышеизложенного может быть предложена следующая методика проведения поверки ПТР. Получив градуировочную характеристику измерительной цепи с терморезистором, так подбирают величину поверочного импульса 1 . и Моо» менты времени 4q и tz, чтобы лолученные значения 04 и Q попадали в ра» бочий диапазон измерительной цепи и на ходились на некотором расстоянии от ог раничивающих его значений. После этого( начинается эксплуатация измерительной цепи, а результаты измерений расшифро вываются по градуировочной характеристике беэ корректирования.

Через некоторое время проводится поверка измерительной цепи, для чего в цепь питания моста подается поверочный импульс и фиксируются значения

10 О и Ц. Результаты последующих изме рений температуры пересчитываются согласно уравнению (5), после чего скорректированные значения вновь могут быть расшифрованы по первоначальной градуи15 ровочной характеристике измерительной цепи.

Устройство для осуществления предлагаемого способа поверки содержит источник электрического тока, соединенный го с цепью питания измерительной схемы, содержащей поверяемый терморезистор, быстродействующий аналогово-цифровой преобразователь 1, измерительный вход

25 которого соединен с выходом измерительной схемы 2, à его управляющий входс выходом счетчика импульсов 3 с ручным переключением коэффициента деления 4, вход которого соединен с генера30 тором 5 импульсов образцовой частоты

\ через ключ b соединенный с источником тока, представляющим собой генератор

7 прямоугольных импульсов образцовой амплитуды.

Устройство работает следующим образом.

В статическом положении ключ 6 закрыт и счетчик 3 находится в исходном состоянии. Во время действия поверочного импульса ключ 6 открыт и на счетчик поступают импульсы образцовой час» тоты. Подавая на управляющий вход быстродействующего ALIll команду на начало измерения с выходов различных тригге4 ров Т1 ... T> счетчика можно, используя переключатель 4, получить требуемое значение. Для установки счетчика в исходное положение может использоваться задний фронт поверочного импульса.

Использование предлагаемого способа поверки терморезисторов, помещенных в недоступных местах и имеющих тепловой контакт с конструкцией, на которой они расположены, позволит HpoBollHTb поверку таких терморезисторов без снятия их с объекта измерения, связанного со значительными затратами времени на демонтаж объекта измерения. Кроме того, значительное уменьшение времени, 684341 фиг. 1 фиг. 2

Фиг. д

ЦНИИПИ Заказ 5271/32 Тираж 766 Подписное

Фипиал ППП "Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 необходимого для проведения поверки, позволяет повысить частоту поверок, повышая тем самым точность измерений.

Формула изобретения

Способ поверки терморезисторов посредством определения характеристики термореэистора при пропускании через него электрического тока и сравнения с градуировочной характеристикой, уста навливающей соответствие между зависимостями сопротивления терморезистора or температуры и подводимой к нему электрической мсхцно@ти, о т л и ч а юшийся тем,что, с целью повышения быстродействия и точности поверки, через термореэистор пропускают прямоугольный импульс тока образцовой амп- литуды, измеряют напряжение на терморезисторе в два момента времени в течение импульса тока и по известным зависимостям определяют характеристику терморезистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CPP ¹ 55104, кл. 42 1 10/.05, опублик. 1973.

15 2. Авторское свидетельство СССР № 127756, кл. С 01 К 15/00, 1960 .