Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ПРЕЦИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СВОБОДНЫХ КОНЦОВ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ - Патент РФ 2095766
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПРЕЦИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СВОБОДНЫХ КОНЦОВ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
ПРЕЦИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СВОБОДНЫХ КОНЦОВ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ПРЕЦИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СВОБОДНЫХ КОНЦОВ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: измерение температуры с помощью термоэлектрических преобразователей. Сущность изобретения: прецизионное устройство для компенсации влияния изменения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя содержит генератор постоянного тока и четырехплечую мостовую электрическую схему. В противоположные плечи моста включены два неравных по значению термонезависимых резистора, а другие противоположные плечи моста включены два термозависимых резистора. Приводятся расчетные зависимости для выбора значений сопротивлений термонезависимых и термозависимых резисторов. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2095766
Класс(ы) патента: G01K7/12
Номер заявки: 92011411/28
Дата подачи заявки: 09.12.1992
Дата публикации: 10.11.1997
Заявитель(и): Научно-исследовательский институт электромеханики
Автор(ы): Малыгин В.М.
Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт электромеханики
Описание изобретения: Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения температуры с помощью термоэлектрических преобразователей с автоматической компенсацией влияния изменения температуры их свободных концов (холодных спаев).
Известно устройство компенсации (УК), содержащее источник постоянного напряжения с последовательно включенным резистором и электрическую мостовую схему с одним термозависимым и тремя термонезависимыми резисторами, но оно не обеспечивает точную компенсацию. Известны устройства компенсации, содержащие дополнительно к схеме моста второй термозависимый резистор, содержащее генератор постоянного тока и два термозависимых и два термонезависимых резистора, включенных в мостовую схему, что повышает точность УК, характеристики применяемых в этих УК преимущественно медных терморезисторов стабильнее и воспроизводимость их выше, чем у применяемых в ряде устройств с генератором постоянного тока термозависимых полупроводниковых элементов, но точность в широком диапазоне температур компенсации недостаточна.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, четырехплечий электрический мост с двумя идентичными термочувствительными резисторами с линейной зависимостью сопротивления от температуры, включенными в противоположные плечи моста, и двумя термонезависимыми резисторами, включенными в два других противоположных плеча моста, регистратор, включенный последовательно с термоэлектрическим преобразователем (ТП) в одну из диагоналей моста, и генератор постоянного тока, включенный в другую диагональ моста, где сопротивление одного из термонезависимых резисторов в n раз больше, а другого в n раз меньше сопротивлений термочувствительных резисторов при 0oC, при этом величину n определяют из приведенного уравнения. Известное устройство обеспечивает высокую точность компенсации, но имеет недостаток сложность при изготовлении, т.к. требует намотки и точной подгонки по сопротивлению четырех резисторов из медного и манганинового провода.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение устройства с улучшением технологичности изготовления без уменьшения точности компенсации.
Поставленная цель достигается тем, что в прецизионном устройстве для компенсации влияния изменения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя генератор постоянного тока и четырехплечую мостовую электрическую схему с неравными по значениям сопротивлений термонезависимыми резисторами, включенными в противоположные плечи моста, и двумя термозависимыми резисторами с линейной зависимостью сопротивления от температуры, включении в два других противоположных плеча моста, одна из диагоналей которого является выходом устройства, а другая подключена к генератору постоянного тока, отношение p значений сопротивлений большего из термонезависимых резисторов к меньшему ограничивают условием:

а отношение m значений сопротивлений термозависимых резисторов определяют из уравнения:

А2 коэффициент в уравнении U=A1·Θ·(1+α+Θ/2)/(1+A2·Θ) зависимости выходного напряжения устройства от температуры.
α - температурный коэффициент сопротивления термозависимых резисторов,
R2, R3 сопротивления термонезависимых резисторов,
Θ - температура свободных концов ТП.
На чертеже показана принципиальная электрическая схема предлагаемого прецизионного устройства компенсации.
Устройство содержит генератор постоянного тока 5 и четырехплечую мостовую электрическую схему с не равными по значению сопротивлений двумя термонезависимыми резисторами 2 и 3, включенными в противоположные плечи моста, и двумя термозависимыми резисторами 1 и 4 с линейной зависимостью сопротивления от температуры, включенными в два других противоположных плеча моста, одна из диагоналей которого является выходом устройства, а другая подключена к генератору постоянного тока 5, значения сопротивлений термонезависимых резисторов 2 и 3 выбраны из стандартного ряда резисторов с малым температурным коэффициентом сопротивления, при этом отношение сопротивлений p большего из них к меньшему ограничено условием (10), а соотношение m термозависимых резисторов определено из уравнения (9).
Устройство работает следующим образом. Напряжение на выходе устройства изменяется при изменении температуры свободных концов ТП и равной ей температуры термозависимых резисторов. Параметры устройства выбирают таким образом, чтобы зависимость выходного напряжения УК от температуры было близка к зависимости термоЭДС от температуры. Компенсирующее напряжение U на выходе устройства равно:
U I·(R1·R4-R2·R3)/(R1+r2+R3+R4) (1)
где
I ток генератора,
R1, R2 значения сопротивлений термозависимых резисторов,
R2, R3 значения сопротивлений термонезависимых резисторов.
Термозависимые резисторы имеют линейную зависимость сопротивления от температуры
R1=R0(1+α·Θ) (2)
где
R0 значение сопротивления R1 при 0oC,
Θ - температура свободных концов ТП,
α - температурный коэффициент сопротивления
Введя обозначения
R2=R0·n (3)
R3=R0·m/n (4)
R4=R0·m (5)
из выражения (1) получим

m, n коэффициенты в уравнениях (3), (5).
Анализ всех возможных решений уравнений (6), (7) и (8) и сравнение получаемых при различных значениях температуры значений выходного напряжения U со значениями термоЭДС при тех же температурах показывает, что существует оптимальные значения коэффициентов А1 и А2, обеспечивающие максимально возможную точность компенсации, которые могут быть получены при различных сочетаниях значений тока и сопротивлений резисторов мостовой схемы.
Определив, например, с использованием метода наименьших квадратов оптимальные значения коэффициентов А1 и А2 и считая значения сопротивлений R2 и R3 термонезависимых резисторов 2 и 3 известными, получим схему четырех уравнений (3), (4), (7) и (8) с четырьмя неизвестными, решив которую получим значение m

При этом из (9) следует, что отношение сопротивлений большего к меньшему термонезависимых резисторов 2 и 3, значениями сопротивлений которых из стандартного ряда резисторов задаемся в начале расчета, не может быть менее значения p, определяемого из выражения

Определив значение m по формуле (9), находим затем значения остальных параметров электрической схемы устройства компенсации:

I=A1·(m+1)/(2·A2·R0·m)
Таким образом в предлагаемом устройстве, в отличие от прототипа, сопротивления термозависимых резисторов не равны друг другу, но не только не равны, их значения выбирают из дискретного ряда, определяемого выражением (9) и (11), задавшись предварительно значениями термонезависимых резисторов из стандартного ряда резисторов с учетом ограничения (10). Отношение m термозависимых резисторов для достижения поставленной цели не может быть задано произвольно или определено по известной методике.
Термонезависимые резисторы выбирают стандартными, например, C2-29 с малым температурным коэффициентом сопротивления, соизмеримым, а при температуре более 20oC меньшим, чем у резисторов из манганина.
Предлагаемое устройство компенсации проще в изготовлении, чем прототип (требуется намотка и точная подгонка по сопротивлению вместо четырех только двух проволочных резисторов), имеет одинаковую с ним точность и отвечает всем требованиям к прецизионным измерительным устройствам.
Формула изобретения: Прецизионное устройство для компенсации влияния изменения температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя, содержащее генератор постоянного тока и четырехплечевую мостовую электрическую схему с не равными по значениям сопротивлений двумя термонезависимыми резисторами, включенными в противоположные плечи моста, и двумя термозависимыми резисторами с линейной зависимостью сопротивления от температуры, включенными в два других противоположных плеча моста, одна из диагоналей которого является выходом устройства, а другая подключена к генератору постоянного тока, отличающееся тем, что отношение р значений сопротивления большего из термонезависимых резисторов к меньшему ограничивают условием

и отношение m значений сопротивлений термозависимых резисторов определяют из уравнения

где

А2 коэффициент в уравнении U=A1·Θ·(1+α·Θ/2)/(1+A2·Θ) зависимости выходного напряжения устройства от температуры;
α - температурный коэффициент сопротивления термозависимых резисторов;
R2, R3 сопротивления термонезависимых резисторов;
Θ - температура свободных концов ТП.