Бондарь Олег Григорьевич - кафедра космического приборостроения и систем связи.
Курск
Oleg G. Bondar.
Kursk
Брежнева Екатерина Олеговна - кафедра космического приборостроения и систем связи.
Курск
Ekaterina O. Brezhneva.
Kursk
Ботиков Константин Алексеевич - кафедра космического приборостроения и систем связи.
Курск
Konstantin A. Botikov.
Kursk
Рассмотрено повышение точности измерений температуры с помощью систем мониторинга воздушной среды на различных объектах, например на опасных производствах. Особенность таких систем – большое расстояние между измерительным устройством и датчиками температуры, в качестве которых в системах сбора и контроля параметров среды широко применяются термометры сопротивления. Показано, что основным источником погрешностей измерений температуры при удалённом подключении датчиков является сопротивление соединительных линий, определяемое их длиной. Проанализированы основные методы уменьшения погрешности измерения, вызванной влиянием сопротивления линии подключения датчиков на результаты измерений температуры. Сформулированы преимущества двухпроводных схем в сравнении с трёх- и четырёхпроводными. Описан двухпроводный метод измерения температуры с интегрирующим преобразователем, реализованный на базе устройства со встроенным микроконтроллером и позволяющий сократить время измерения, реализовать отстройку от помех и шумов квантования и, как следствие, уменьшить погрешность измерения температуры по сравнению с аналогичными двухпроводными методами измерения. Предложен альтернативный двухпроводный метод измерения температуры с автоматической подстройкой параметров алгоритма измерения, направленный на повышение точности измерения за счёт ослабления влияния постоянной времени. Найдено оптимальное время первого такта интегрирования. Проведены экспериментальные исследования и оценочные расчёты, подтверждающие эффективность предложенного решения. Коэффициент вариации при изменении сопротивления датчиков температуры в диапазоне 1–4 кОм составляет ±0,06 %, интервал изменения относительной погрешности измерения сопротивления при автоподстройке в пределах указанного диапазона уменьшился более чем в четыре раза. Результаты эксперимента позволяют рассчитывать на возможность применения метода в системах контроля и регулирования с удалённым подключением датчиков температуры.
Existing methods and devices for measuring temperature are described, and it is noted that resistance thermometers are most widely used as temperature sensors in systems for collecting and monitoring environmental parameters. It is shown that the main source of temperature measurement errors when connecting sensors remotely is the resistance of the connecting lines, determined by their length. The main methods for reducing the measurement error caused by the influence of the resistance of the vehicle connection line on the temperature measurement results are considered. The advantages of two-wire circuits in comparison with three- and four-wire circuits are formulated. As an analogue, a two-wire method of measuring temperature with an integrating converter is considered in detail, implemented on the basis of a device with a built-in microcontroller, and allowing to obtain such advantages as reducing measurement time, detuning from interference and quantization noise and, as a result, reducing the temperature measurement error in comparison with similar two-wire measurement methods. An alternative two-wire method for measuring temperature with automatic adjustment of the parameters of the measurement algorithm is proposed, aimed at increasing the measurement accuracy by weakening the influence of the time constant. The search for the optimal time of the first integration step was carried out. Experimental studies and evaluation calculations were carried out to confirm the effectiveness of the proposed solution. The coefficient of variation when the resistance of the vehicle changes in the range of 1–4 kOhm lies in the range, and the range of change in the relative error of resistance measurement when using auto-tuning within the specified range has decreased by more than 4 times. The results of the experiment allow us to count on the possibility of using the method in control and regulation systems with remote connection of temperature sensors.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.