Совершенствование алгоритмов измерения температуры при двухпроводном подключении термометра сопротивления

Рассмотрены существующие способы уменьшения погрешностей измерения температуры объектов и сред термометрами сопротивления. Данные погрешности вызваны влиянием сопротивления соединительных линий. Показано, что применяемые в промышленности способы уменьшения этого влияния и соответствующих погрешностей основаны на трёх- и четырёхпроводных схемах подключения термометров сопротивления, что усложняет измерительные схемы и повышает стоимость соединительных линий. Описана двухпроводная схема подключения, которая позволяет существенно ослабить влияние соединительной линии на точность измерения температуры. Данная схема отличается простотой конструкции и меньшей стоимостью по сравнению с трёх- и четырёхпроводными схемами подключения. Для уменьшения чувствительности к помехам и шумам квантования при одновременном сокращении времени измерения в двухпроводную схему предложено включить цифровой интегратор напряжения переходного процесса разряда конденсатора, шунтирующего термометр сопротивления. Практически реализован способ двухпроводного измерения температуры термометрами сопротивления с использованием разработанного алгоритма измерения и обработки результатов цифрового интегрирования напряжения переходного процесса. Выполнены многократные измерения эталонного сопротивления номиналом 1 кОм способом двухпроводного измерения температуры с использованием цифрового интегрирования и способом на основе оценки падения напряжения на термометре сопротивления по результатам измерения в двух точках кривой переходного процесса. Проведённые экспериментальные исследования подтвердили эффективность способа двухпроводного измерения температуры с применением цифрового интегрирования. Способ можно применять в системах контроля параметров воздушной среды и технологических процессов.

1. Камынин В. А., Вольф А. А., Скворцов М. И., Филатова С. А., Копьева М. С., Цветков В. Б., Бабин С. А. Распределённое измерение температуры в непрерывных гольмиевых волоконных лазерах // Фотон-экспресс. 2021. № 6. С. 347–348. https:/doi.org/10.24412/2308-6920-2021-6-347-348

2. Филатов А. В., Сердюков К. А., Новикова А. А. Перспективы использования модифицированного нулевого метода измерений температуры датчиками сопротивления // Измерительная техника. 2020. № 7. С. 51–55. https:/doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-7-51-55

3. Киба Д. А., Любушкина Н. Н., Гудим А. С., Биткина А. А. Регистратор условий хранения и транспортировки специализированных грузов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2019. Т. 62. № 7. С. 668–674. https:/doi.org/10.17586/0021-3454-2019-62-7-668-674

4. Каспаров К. Н., Белозеров А. В. Измерение температуры быстропротекающих процессов // Измерительная техника. 2002. № 12. С. 34–38.

5. Куликов В. А., Муравьев В. В., Никитин К. А., Брагин Г. В. Измерение температуры рельсов бесстыкового пути // Измерительная техника. 2017. № 5. С. 53–55.

6. Лапшинов Б. А. Методы измерения температуры в технологиях сверхвысокочастотного нагрева // Измерительная техника. 2021. № 6. С. 20–28. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-6-20-28

7. Су Ц., Кочан О. В., Йоцов В. С. Методы снижения влияния приобретенной термоэлектрической неоднородности термопар на погрешность измерения температуры // Измерительная техника. 2015. № 3. С. 52–55.

8. Волков Б. И., Новицкий Д. М. Анализ погрешностей измерения температуры, обусловленных неточностью модели измерительно-вычислительного преобразователя // Измерительная техника. 2004. № 3. С. 247–253.

9. Андрусевич А., Губа А. Термометры сопротивления: от теории к практике // Компоненты и технологии. 2011. № 7. С. 61–66.

10. Способ измерения температуры среды: пат. RU 2781754 С1 / О. Г. Бондарь, Е. О. Брежнева, Н. В. Поляков // Изобретения. Полезные модели. 2022. № 29.

11. Устройство для измерения температуры среды: пат. RU 2534633 С2 / А. Ф. Буслаев // Изобретения. Полезные модели. 2014. № 34.

12. Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Поздняков В. В. Методы и алгоритмы управления термокаталитическим датчиком водорода // Измерительная техника. 2018. № 5. С. 69–72. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-5-69-72

13. Способ многоканального измерения температуры: пат. RU 2775873 С1 / О. Г. Бондарь, Е. О. Брежнева // Изобретения. Полезные модели. 2022. № 20.

14. Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Родионов П. С. Многоканальный преобразователь температуры // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2022. Т. 65. № 4. С. 254–261. https:/doi.org/10.17586/0021-3454-2022-65-4-254-261

15. Способ измерения температуры: пат. RU 2752132 С1 / О. Г. Бондарь, Е. О. Брежнева, Е. С. Двойных // Изобретения. Полезные модели. 2021. № 21.

16. Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Калмыков А. И. Повышение точности измерения температуры: метод двухпроводного подключения термометра сопротивления // Измерительная техника. 2022. № 3. С.53–58. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-3-53-58