Вимірювач температури

Вимірювач температури, який містить термопару, компенсаційний міст, в кожне плече якого включений резистор, причому резистор першого плеча виконаний термозалежним, джерело живлення, під'єднане до діагоналі живлення компенсаційного моста і вимірювальний прилад, один з входів якого під'єднаний до однієї з вершин компенсаційного моста, який відрізняється тим, що додатково містить перший та другий теплопровідні 34184 елементах, при цьому резистор першого плеча виконаний з резистивного плівкового шару з додатнім температурним коефіцієнтом опору, резистори другого, третього і четвертого плеч виконані з суміщеного подвійного резистивного плівкового шару, а додатковий резистор четвертого плеча виконаний термозалежним з від'ємним температурним коефіцієнтом опору. Внаслідок нового технологічного рішення компенсаційного моста, а саме, виконання його у вигляді розсуміщеної двошарової резистивної плівкової структури на діелектричній підкладці у єдиному технологічному циклі для термозалежних резисторів першого плеча і додаткового резистора, включеного паралельно у четверте плече компенсаційного моста з протилежними по знаку температурними коефіцієнтами опору і резисторів другого, третього і четвертого плеч, що розміщена на першому і другому теплопровідних елементах, дає можливість вирівнювання температури вільних кінців термопари і резисторів компенсаційного моста, а також досягнення вихідною характеристикою компенсаційного моста початкової характеристики термопари шляхом підгонки додаткового термозалежного резистора четвертого плеча компенсаційного моста і тим самим підвищення точності вимірювання температури. На фіг. 1 зображена функціональна схема вимірювача температури, на фіг. 2 - компенсаційний міст , на фіг. 3 - теплопровідні елементи, де: 1 резистор першого плеча, 2 - резистор другого плеча, 3 - резистор третього плеча, 4 - резистор четвертого плеча, 5 - додатковий резистор четвертого плеча, 6 - компенсаційний міст, 7 -термопара, 8 і 9 - перший і другий теплопровідні елементи, 10 джерело живлення, 11- вимірювальний прилад, 12 - діелектрична підкладка. Вимірювач температури містить компенсаційний міст 6, в кожне плече якого включені резистори 1-4, а у четверте плече компенсаційного моста паралельно під'єднаний додатковий резистор 5. Компенсаційний міст 6 виготовлений у вигляді розсуміщеної двошарової резистивної плівкової структури на діелектричній підкладці 12, при цьому резистор першого плеча 1 виконаний термозалежним з резистивного плівкового шару з додатним температурним коефіцієнтом опору, резистори другого 2, третього 3 і четвертого 4 плеча виконані з суміщеного подвійного резистивного плівкового шару, а додатковий резистор четвертого плеча 5 виконаний термозалежним з резистивного плівкового шару з від'ємним температурним коефіцієнтом опору. До діагоналі живлення компенсаційного моста 6 під'єднано джерело живлення 10. Один вхід вимірювального приладу 11 під'єднаний до однієї з вершин вимірювальної діагоналі компенсаційного моста 6, а другий вхід - до одного виходу термопари 7 за допомогою другого теплопровідного елемента 9, а другий вихід вимірювальної діагоналі під'єднаний до другого виходу термопари 7 за допомогою першого теплопровідного елементу 8. Теплопровідні елементи 8, 9 можуть бути виконані з мідних пластин, наприклад, гребінчастого вигляду, що електричне не з'єднані між собою. При розміщенні термопари 7 у середовищі, для якого потрібно вимірювати температуру, на виході термопари 7 з'являється електрорушійна сила Е, яка є залежною від різниці температури вимірювання і температури вільних кінців: E=f(tp)-f(tв) де f - функція перетворення термопари; tр - температура робочого кінця термопари; tв - температура вільних кінців термопари. Вихідна напруга термопари 7 сумується з вихідною напругою компенсаційного моста 6, значення якої визначається формулою DU (t ) = U / 2(DRt1 \ R + RDRt1t b + DRt 4 \ R - DRt 4 t b )t b де U - напруга живлення компенсаційного моста 6; R - значення опорів резисторів плеч моста, які встановлені при t=0°С рівними; DRt1 і DRt 4 - температурна зміна опору резисторів першого 1 і четвертого 4 плеча на 1°С, відповідно. З формули видно, що термозалежні резистори першого 1 і четвертого плеч 5 від зміни температури створюють нелінійність вихідної напруги компенсаційного моста 6 протилежних знаків. Необхідна лінійність D U(t)=f(tb) забезпечується вибором відповідного значення еквівалентного опору резисторів четвертого плеча 4, 5. Точність відтворення необхідної залежності вихідної напруги компенсаційного моста 6 залежить від точності вирівнювання температури вільних кінців термопари 7 і резисторів 1-5 моста. Для цього вільні кінці термопари 7 під'єднані до першого і другого теплопровідних елементів 8, 9, на яких розміщена діелектрична підкладка 12. На вхід вимірювального приладу 11 поступає напруга, пропорційна вимірювальній температурі. При відповідному виборі коефіцієнта перетворення вимірювального приладу 11 результат вимірювання дорівнює вимірювальній температурі. Вимірювач температури можна реалізувати для контролю, вимірювання і регулювання температури в технологічних циклах енергетичної промисловості для атомних і теплових електростанцій і в металургії. 2 34184 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 3 34184 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4