Устройство для компенсации термоэ.д.с. свободных концов термопары

Устройство для компенсации термоэ.д.с. свободных концов термопары

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

о п Pj к зов гптЖийф

Союз Советскнх

Социалистических

Республик

* лэ с.-

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЫ:-ТВУ (6i ) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 24.11.77 (21) 2546254/18-10 с присоединением заявки Ле (23) Приоритет

Опубликовано 25.01.80. Бюллетень Рй 3 (51) М. Кд.

G 01 К 7/12

Гееударстеенный кемнтет

СССР во делам изобретений и открмтий (53) УДК 536.532 (088.8) Дата опубликования описания 28.01.80 (72) Автори изобретения

Ю. В. Поздняков, В. В. Кочан, A. A. Саченко, В. Ю. Мильченко, П. A. Дейнека и М. А. Шваенко (7i ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПЛЯ КОМПЕНСАБИИ ТЕРМОЭДС

CPOEOQHbI Х KOHHOB ТЕРМОПАРЫ

Изобретение относится к области измерений температуры с помощью термопар, Известно устройство для измерения температуры, содержащее схему компен5 сации термоэдс свободных концов термопары, состоящую из двух последовательно соединенных резисторов, первый из которых выполнен из материала с линейной зависимостью сопротивления от температур, а второй —. со слабой зависимостью сопротивления от температуры, параллельно которым включен третий резистор также с линейной зависимостью сопротивления от температуры, причем компенсационная схема подключена параллельно источнику тока, а термопара соединена последовательно с первым резистором компенсационной схемы l ll .

Недостатками указанного устройства являются недостаточная точность компенсации и сложность, возникающая в связи с необходимостью применения высокостабильного источника тока.

Наиболее близким к изобретению по техн гческой сущности,,является источник напряжения для компенсации термоэдс термопары Г2), содержащий термочувствнтельный мост, стабилизированный источник питания, термопару и измерчтельный прибор.

Недостаток указанного устройства заключается в малой точности компенсацин термоэдс, так как выходное напряжение термочувствительного моста аналитически описывается функцией температуры с монотонно убывающей первой производной, а характеристика преобразования термопары — функцией температуры с монотонно возрастающей первой производной.

Белью изобретения является повышение точности компенсации термоэдс свободных концов термопары.

Указанная цель достигается тем, что в выходную диагональ термочувствительного моста включена цепочка из последовательно соединенных нетермочувстви"11380 тельного резистора и термометра сопротивления с линейной зависимостью сопротивления от температуры, включенного параллельно термопаре и измерительному прибору, а в диагональ питания термочувствительного моста включена цепочка, состоящая из зашунтированных резистором последовательно соединенных переменного и постоянного резисторов.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термопару 1, измерительный прибор 2, медные термомечры сопротивления 3, 4 и нетермочувствительные резисторы 5-8. Питание термочувствительного моста осуществляется от стабилизированного источника питания 9, последовательно с которым включена цепочка, состоящая из зашунтированных резистором 10 последовательно включенных переменного 11 и постоянного 12 резисторов, предназначенная для компенсации погрешности, обусловленной технологическим разбросом характеристик термопар.

Устройство для компенсации термоэдс 25 свободных концов термопар работает следующим образом.

При некоторой произвольно выбранной температуре полной компенсации Хg напряжение небаланса моста вызывает ток в его выходной диагонали. Величина этоI o тока такова, что напряжение, падающее на термометре сопротивления 4, по своей величине и знаку соответствует термоэдс. свободных концов термопары при данной tg. Измерительный прибор 2 показывает сумму термоэдс термопары и компенсирующего напряжения, падающего на термометре сопротивления 4, т. е, величину, лишенную погрешности от тем- <0 пературы свободных концов термопары.

При изменении температуры свободных концов термопары соответственно изменятся сопротивления термометров сопротивления 3,4, что вызовет такое изменение тока и выходной диагонали термочувствительного моста, при котором напряжение на термометре сопротивления 4 будет соответствовать термоэдс свободных концов термопары при данном значе- о нии их температуры. Применение в схеме двух термочувствительных элементов 3, 4, имеющих температуру, равную температуре свободных концов термопары, позволяет получить HB выходе схемы ком пеи- 55 сирующее напряжение, весьма точно воспроизводящее характеристику преобразования термопары в рабочем диапазоне изменений температуры ее свободных концов.

Это обусловлено тем, что в выходную диагональ термочувствительного мосте, выходное напряжение которого может быть аппроксимировано квадратичной функцией температуры, имеющей первую производную напряжения по температуре отрицательного знака, включен делитель (резисторы 4 и 8), коэффициент деления которого падает с ростом температуры. Поэтому абсолютная величина первой производной функции напряжения на теро мометре сопротивления 4 от температуры принципиально меньше первой производной функции выходного напряжения термочувствительного моста от температуры, а при определенных параметрах элементов схемы может иметь и положительный знак. B этом случае функция напряжения на термбметре сопротивления 4 от температуры и характеристика преобразования термопары имеют одинаковый характер, а с помощью цепочки резисторов 10-12 возможна подгонка абсолютной величины напряжения, падающего на термометре сопротивления 4, до величины, равной термоэдс термопары при выбранной температуре ее свободных концов tg . 11епочка резисторов 10-12 может быть использована для компенсации погрешности от технологического разброса параметров термопар, которая для термопар, например, градуировки ПП и ХА может составить

1 С и 4 С соответственно, а также для

О коррекции погрешностей термопар.

Предлагаемое устройство может быть использовано при проведении температурных измерений, требующих высокой точности, например, в технологических процессах диффузии и окисления при производстве интегральных микросхем и полупроводниковых приборов и в системах температурного контроля термообработки алюминиевых сплавов, а также при изготовлении ферритов и выращивании кристаллов. При этом погрешность устройства не выше, а в большинстве случаев даже ниже погрешности от компенсации термоэдс свободных концов термопары при их термостатировании. Применение предлагаемого устройства в названных отраслях промышленности позволит су1цественно увеличить процент выхода изделий и повысить их качественные характеристики, что создает значительный технико-экономический эффект. Высокая точность компенсации термоэдс свободных концов термопар позволяет использовать предлагаемое устройство также в системах автоматизированнойй по вер ки т ермо п ар.

5 711 38

Формула изобретения

Устройство для компенсации термоэдс сьободных концов термопары, содержащее термочувствительный мост, стабилизиро- 5 ванный источник питания, термопару и измерительный прибор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности компенсации термоэдс свободных концов термопары, в выходную диагональ термочувствительного моста включена цепочка иэ последовательно соединенных нетермочувствительного резистора и термометра сопротивления с линейной зависимостью сопротивления от температуры, включенного параллельно термопаре и измерительному прибору, а в диагональ питания термочувствительного моста включена цепочка, состоящая из зашунтиро ванных резистором последовательно соединенных переменного и постоянного резисторов..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 250497, кл. G 01 К 7/12, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 345369, кл. О 01 К 7/02, 1970

{прототип ) .

Составитель Г. Мухина

Редактор Л. Бибер Техред М. Келемещ Корректор Г. Назарова

Заказ 8996/27 Тираж 713, Подписное

Ш-1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4